Controlador Lógico programável - IFSP Rgt

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CONTROLADOR LÓGICO 
PROGRAMÁVEL
(CLPG4)
PROFESSOR: CAIO CESAR JACOB SILVA
E-MAIL: PROFCAIOJACOB@GMAIL.COM
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 Apostilas e Manuais Zelio Logic;
(http://www.schneider-electric.com.br/pt/)
 Apostilas e Manuais Click 02;
(http://www.weg.net/br)
 Livro: Controladores Lógicos Programáveis -
Sistemas Discretos. 
CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO
 Avaliação bimestral 1 (25%);
 Avaliação bimestral 2 (25%);
 Exercícios e trabalhos propostos (50%).
INTRODUÇÃO AO CLP
Controlador Lógico Programável (PLC)
O CLP é um dispositivo eletrônico utilizado
para executar o controle de máquinas e processos
industriais. Normalmente é empregado onde se tem
processos repetitivos, proporcionando condições de
confiabilidade, segurança, eficiência e velocidade.
É um equipamento eletrônico digital com
hardware e software compatíveis com aplicações
industriais.
DEFINIÇÃO SEGUNDO A ABNT
CLP FP0R Panasonic
RELÉ PROGRAMÁVEL X CLP
O Relé Programável é um “CLP” de menor porte
que compreende funções limitadas (se comparados aos
tradicionais CLP’s) à fim de atender uma aplicação
menos “exigente”. Um exemplo típico deste relé é o
CLIC 02 da WEG.
Podem ser usados para uma infinidade de ações
como por exemplo: intertravamentos, contagem,
temporização, etc. Podendo substituir com muita
eficiência contatores auxiliares, temporizadores e
contadores eletromecânicos tradicionais.
RELÉ PROGRAMÁVEL WEG CLICK 02
RELÉ PROGRAMÁVEL X CLP
A origem do CLP se remete por volta de 1960, quando os
processos industriais ainda eram operados usando o controle por
relés. Nesta época, as salas de controles eram formadas por várias
colunas, contendo vários relés, blocos de conexões e um cabeamento
constituído por uma massa cabos. Esta forma de controle, com o
tempo começou a apresentar alguns problemas, como falta de
flexibilidade para expandir o processo, assim como a necessidade
enorme quantidade de horas para ajustar o processo quando uma
mudança era necessária, problemas com tempo de manutenção,
devido a desgaste e obstrução dos contatos secos dos relés, cabos
soltos, diagramas elétricos desatualizados, dentre outros. Nesta
época, devido à enorme dificuldade de manutenção, o termo “cinco
horas para encontrar e cinco minutos para consertar” foi criado.
HISTÓRIA
Painel de relés de um elevador
Foi a partir desde cenário que a Divisão Hidramática da
General Motors especificou os critérios para o primeiro controlador
lógico programável em 1968 com a intenção de reduzir os tempos de
parada. Naquela época, toda vez que se necessitava incluir uma
modificação na linha de montagem mudar o modelo de carro, a
General Motors gastava dias, até semanas para realizar a alteração.
Algumas das especificações iniciais foram:
 O sistema deveria substituir o sistema de controle por relés com 
um custo competitivo;
 Deveria programado e mantido por engenheiros e técnicos da 
fábrica;
 Deveria ser modular, assim as interfaces de entradas e saídas 
poderiam ser trocadas ou adicionadas facilmente, no caso de 
alguma expansão;
 O sistema deveria ser capaz de suportar o ambiente industrial, 
normalmente poluído, com vibrações, ruído elétrico e variações 
bruscas de temperatura e umidade.
Quem atendeu a proposta da GM foi a Modicon (nome
derivado de Modular Controller, ou controlador modular), quando
eles demonstraram à GM o CLP Modicon 084. O Modicon 084
consistia de três distintos componentes, que eram a placa
processadora, a memória e a placa de execução lógica, que executava
as sequências de programação Ladder. O nome Modicon 084 se deve
ao fato por ele ser construído pela equipe nomeada de 084, por o 84º
projeto da empresa, que anteriormente era chamada Bedford
Associates.
Hoje, existem diversos fabricantes no mercado, cada um
com diferentes linhas de PLCs. Cada linha é indicada para um
determinado tipo de aplicação, desde as mais básicas, como simples
máquinas até as aplicações complexas e robustas, como um processo
de mineração ou siderurgia. Alguns dos fabricantes mais conhecidos
e algumas de suas principais linhas são listados abaixo.
Fabricante: Rockwell
Linhas: PLC-5, ControlLogix, CompactLogix, MicroLogix, SLC500
Fabricante: Schneider Electric
Linhas: Premium, M340, M580, Quantum
Fabricante: Siemens
Linhas: S7-200, S7300, S7400, S7-1200, S71500
VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DE UM CLP:
 Flexibilidade no controle
No passado, cada máquina de produção
controlada eletronicamente requeria seu próprio
controlador dedicado: 10 máquinas requeriam 10
controladores diferentes, caracterizando um
controle descentralizado.
Hoje, é possível usar apenas um CLP para
controlar todas as máquinas, onde cada uma das
máquinas sob o controle do CLP tem seu programa
próprio. Este tipo de controle também é conhecido
como controle centralizado.
 Flexibilidade para expansão
No caso de um painel de controle por relés, a inclusão
de novos pontos requer um grande tempo de execução, visto
que se torna necessário alterar e/ou refazer diversas
interligações no painel.
Um PLC pode facilmente ter seu número de pontos
alterados sem a necessidade de muita intervenção. Isto
porque em geral eles são modulares, o que significa que novos
pontos de entradas e saídas (I/Os) podem ser adicionados ao
mesmo através da adição de cartões. Alguns até aceitam a
adição e retirada de cartões sem a necessidade de desligar o
controlador. Esta funcionalidade se torna muito valiosa para
processos em que uma parada envolve enormes perdas
financeiras.
 Fácil diagnóstico durante o projeto e após 
instalação
O funcionamento de um programa que está
descarregado em um CLP pode ser verificado em
tempo real, através de um computador conectado
ao mesmo. As linhas dos programas trocam de
cores, indicando o funcionamento do circuito. É
possível, por exemplo, verificar se um sensor
instalado em uma máquina está com mau
funcionamento através do monitoramento da cor do
sinal do mesmo no programa. Isto facilita na
identificação e correção rápida de falhas de
funcionamento.
 Economia de espaço devido ao seu tamanho
reduzido;
 Confiabilidade;
 Podem ser programados sem interromper o
processo produtivo;
 Possibilidade de criar um banco de
armazenamento de programas;
 Capacidade de comunicação com diversos
outros equipamentos;
 Baixo consumo de energia.
ESTRUTURA BÁSICA DO CLP:
Basicamente o CLP é um computador dedicado a
funções de controle, este possui um processador, memória e
dispositivos de entrada e saída
PRINCÍPIO DE 
FUNCIONAMENTO
Quando o PLC é ligado um programa semelhante a BIOS
de um computador faz a verificação geral de vários itens tais como
reconhecimento dos módulos de entradas e saídas ligadas ao PLC,
estado da memória (verifica se existe um programa de usuário
instalado). A este processo é dado o nome de inicialização. Se
todo o hardware (parte física do PLC) está em condições e se existe
um programa de usuário instalado o programa de inicialização
inicia o programa do usuário e, a partir daí, começa a realizar um
ciclo repetitivo denominado de ciclo de varredura que consiste
em verificar o estado das entradas e saídas, armazenar esta
leitura na memória (imagem das entradas e saídas), fazer a
comparação desta imagem com o programa do usuário e atualizar
as saídas caso a imagem esteja diferindo do programa.
INICIALIZAÇÃO E CICLO DE
VARREDURA
https://www.youtube.com/watch?v=KIlaO7PXbHY
Módulos de Entrada
Os módulos de entrada são
interfaces entre os sensores,
localizados no campo, e a lógica de
controle de um controlador
programável. Esses módulos são
constituídos de cartõeseletrônicos,
cada qual com capacidade para
receber certo número de variáveis.
Dispositivos para entradas digitais
(ou elementos discretos)
Os dispositivos para entradas digitais
deverão fornecer às entradas digitais do
CLP informações elétricas binárias
correspondentes a dois níveis diferentes de
tensão, respeitando as especificações de
valores do CLP. Como exemplo, podemos ter
0 Vcc para baixo nível (desativada) e 24 Vcc
para alto nível (ativada).
Dispositivos para entradas digitais: (1) interruptor; (2) botoeira; (3) chave fim de curso;
(4) termostato; (5) pressostato; (6) sensor indutivo
Dispositivos para entradas analógicas
(ou elementos analógicos)
Os dispositivos para entradas analógicas
deverão ser compatíveis com as entradas
analógicas do CLP, em relação ao tipo de sinal
(corrente ou tensão) e a faixa de valores deste sinal,
fornecendo ao CLP sinais elétricos variáveis,
proporcionais à variação da grandeza física que
está sendo medida.
Dispositivos para entradas analógicas: (1) potenciômetro; (2) sensor 
de pressão; (3) termopar; (4) sensor de vazão; (5) sensor de distância
Módulos de Saída
Os módulos de saída são elementos
que fazem interface entre o processador e
os elementos atuadores. Esses módulos
são constituídos de cartões com capacidade
de enviar sinal para atuadores, conforme a
lógica de controle.
Dispositivos para saídas digitais (ou
atuadores discretos)
Este tipo de saída pode assumir dois estados
definidos: ligado e desligado (0 ou 1).
Dispositivos para saídas digitais: (1) contator; (2) soft-
starter; (3) lâmpadas de sinalização; (4) válvula
eletrohidráulica
Dispositivos para saídas analógicas (ou
atuadores analógicos)
Os dispositivos para saídas analógicas
recebem do CLP sinais elétricos variáveis, de
tensão ou corrente, controlando a atuação de um
equipamento elétrico. Como exemplo, temos o
controle de temperatura, posicionadores, controle
de nível, controle de velocidade de motores
elétricos, etc.
Dispositivos para saídas analógicas:
conversor de frequência (ou inversor
de frequência)
Terminal de programação
O terminal de programação é um dispositivo
(periférico) que, conectado temporariamente ao CLP
permitindo introduzir o programa do usuário e a configuração
do sistema. Pode ser um equipamento dedicado, ou seja, um
terminal que só tem esta utilidade e específico de um
fabricante, ou um software que transforma um computador
pessoal em um programador.
CONSTRUÇÃO
 Compacta
Os CLP’s compactos são muito utilizados em
máquinas de pequeno porte como elevadores,
unidades hidráulicas e até mesmo para
automação residencial para realizar funções de
temporização, contagem, comparação e diversas
outras funções.
CLP compacto LOGO!
 Compacta com módulos de expansão
A CPU de um CLP compacto na maioria dos
casos é composta por um microcontrolador, fato que
diminui o custo e o tamanho final do CLP mas
que limita seu desempenho geral a algumas
dezenas de I/O’s e menos linhas de programação.
CLP Compacto com módulos de expansão S7-1200.
 Modular
O CLP modular é o grande responsável pelo atual nível
de automação das grandes indústrias, como seu próprio nome
sugere, sua composição é formada por vários módulos
interligados por uma base ou conector, seu poder de
processamento e controle pode chegar a milhares de pontos.
As principais partes de um CLP modular são:
 Rack, Bastidor ou Backplane;
 Fonte de alimentação;
 CPU;
 Módulos de I/O como entradas e saídas digitais e analógicas.
Cada fabricante apresenta sua própria configuração,
mas de forma geral os CLP’s modulares tendem a seguir a
mesma forma de composição e utilização.
CLP Modular Siemens S7-300
 Soft CLP
O soft CLP tem sido uma nova tendência no
mercado mundial, diversas empresas estão apostando
nessa tecnologia. Este arquitetura de controle consiste na
utilização de um PC industrial como CPU e redes de
campos interligando I/O’s remotas.
PC Industrial
Essa configuração tem sido muito eficaz em
sistemas que exigem grande capacidade de
processamento e de comunicação, como em
sistemas de controle de movimento, visão de
máquina, sistemas em tempo real (real-time) e
loops de controle avançado.
Arquitetura de um Soft-PLC
 PAC Controlador Programável de Automação
O PAC representa uma evolução natural do CLP, pois
reunindo características do PC industrial e do CLP, o PAC agrega
valores que permitem deslumbrar um novo patamar nos sistemas de
controle.
Com maior velocidade de processamento o PAC se torna um
controlador multifuncional na indústria, realizando operações tanto
de controle de processos como de controle de movimento por
exemplo, sua enorme capacidade de comunicação e armazenamento
de dados representa uma de suas vantagens.
Controlador Siemens S7-400
LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO - NORMA 
IEC-61131 
A norma IEC 61131 foi elaborada pela
International Electrotechnical Commission com o
objetivo de padronizar diversos aspectos relacionados
aos de Controladores Programáveis (CP). A norma é
composta por 8 partes, sendo que a parte 3 (61131-3) é
destinada ao modelo de software e às linguagens de
programação.
Esta norma é geralmente conhecida pela
padronização de 5 linguagens de programação:
 Diagrama Ladder – LD
 Diagrama de Blocos Funcionais – FBD
 Lista de Instruções – IL
 Sequenciamento Gráfico de Funções – SFC
 Texto Estruturado –ST
LINGUAGEM LADDER
 Ladder Diagram (LD)
É uma linguagem gráfica baseada na lógica de
relés e contatos elétricos para a realização de circuitos
de comandos de acionamentos. Por ser a primeira
linguagem utilizada pelos fabricantes, é a mais
difundida e encontrada em quase todos os CLP's da
atual geração.
Bobinas e contatos são símbolos utilizados nessa
linguagem. Os símbolos de contatos programados em
uma linha representam as condições que serão
avaliadas de acordo com a lógica. Como resultado
determinam o controle de uma saída, que normalmente
é representado pelo símbolo de uma bobina.
SÍMBOLOS BÁSICOS
SÍMBOLOS BÁSICOS
DIAGRAMA DE CONTATOS EM LADDER
VARREDURA
CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMÁVEL – CLPG4
Professor Caio Cesar Jacob Silva
profcaiojacob@gmail.com
CRITÉRIOS DE SELEÇÃO DE UM
CONTROLADOR
 A escolha de um controlador para uma aplicação
industrial é cada vez mais difícil, com tantas
opções disponíveis.
 Existem alguns critérios que podem ajudar a
escolher entre os relés, os temporizadores, os
instrumentos analógicos, os relés inteligentes, os
CLP’s e os controladores programáveis para
automação (PAC’s).
CRITÉRIOS DE SELEÇÃO DE UM
CONTROLADOR
Características Relé/temporiza
dores
Relés 
inteligentes
CLP PAC
I/O Máximo 10 20 Até 2000 Até 10000
Capacidade de
Expansão
N/A Pequena Média Grande
Linguagens de
Programação
N/A LADDER/FBD Todas Todas
Custo do
Software
N/A Livre e baixo Livre até médio Médio e alto
Custo de Hardware Menor Baixo Médio Alto
Memória de 
programação
N/A Baixo Alto Muito Alto
Complexidade Muito baixo Baixo Médio Alto
Flexibilidade Muito baixo Baixo Alto Alto
Conectividade com 
outros sistemas
Fios Uma porta de 
comunicação e 
protocolo.
Múltiplas portas 
de comunicação e 
protocolos.
Múltiplas portas de 
comunicação e 
protocolos.
SOFTWARE ZELIOSOFT 2 -VERSÃO 4.6 
SCHNEIDER-ELECTRIC
VARREDURA
• Neste exemplo apenas I4 aciona Q1 (por ser a última).
VARREDURA
EXEMPLO
EXERCÍCIOS
01. Implemente as 
funções lógicas:
 AND;
 OR;
 NOT;
 NAND e
 NOR.
02.
 XOR e
 XNOR.
03. Desenhe odiagrama
Ladder para as equações
lógicas abaixo.
 Q1 = I1.I2+I3
 Q2 = I4.(I5+I6)
 Q3 = I7.ഥI8+I9
 Q4 = (IA+ ഥIB).IC
 Q5 = (ID+ഥIE).(IF+IG)
EXERCÍCIOS
PROBLEMA 01
Um depósito é alimentado por uma bomba que retira água
de um poço. Pretende-se que a bomba B1 apenas entre em
funcionamento quando as válvulas V1 e V2 estiverem abertas
simultaneamente ou enquanto o nível de água no tanque estiver
abaixo de um valor predeterminado, essa indicação é fornecida por
um sensor de nível S1.
Considere que os estados de cada uma das variáveis podem
ser representados pelos seguintes níveis lógicos:
A partir dessas definições monte a tabela-verdade, o mapa 
de Karnaugh e implemente em linguagem Ladder.
CONTROLADOR LÓGICOPROGRAMÁVEL – CLPG4
Professor Caio Cesar Jacob Silva
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CIRCUITOS DE SELOS
Os selos são as combinações mais básicas entreelementos, destinados a manter uma saída ligada,quando se utilizam botoeiras.
EXERCÍCIOS
04. Monte um circuito em LADDER que acione umalâmpada com auto retenção e botão liga dominante.
05. Monte um circuito em LADDER que acione umalâmpada com auto retenção e botão desliga dominante
RELÉS INTERNOS
Funcionam exatamente como as bobinas de saída Q. A únicadiferença é que não possuem terminais de ligação. São utilizados paramemorizar ou substituir um estado.
EXERCÍCIO
06 – Implemente uma bobina de pulso.
CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMÁVEL – CLPG4
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PROBLEMA 02
Um reator químico pode receber quatro produtos químicos A, B, C e D.
A natureza dos produtos é tal, que é perigoso misturar B e C, a não ser
que A também esteja junto. Também é perigoso misturar C e D se A
não estiver junto. B e D nunca podem ser misturados. As demais
condições não são consideradas perigosas. Escreva uma expressão para
a variável lógica auxiliar M que permita o acionamento do misturador
L somente se houver uma condição segura (considere a presença do
produto como nível lógico alto. Para acionar o misturador devem ser
atendidas as condições e ligar um botão. Deve-se adicionar um botão
desliga dominante.
BOBINAS SET/RESET
Outra maneira de fazer a auto retenção de uma bobina é
pela instrução set. A instrução set liga uma saída e a mantém
ligada mesmo que o contato da entrada deixe de conduzir. Para
desligar a saída é utilizada a instrução reset.
No ZelioSoft o reset é dominante, independente da ordem
das bobinas. Pode variar em outros CLP’s.
EXEMPLO
Um alarme contra incêndio possui três entradas, uma em
cada andar de um prédio. Se qualquer um deles for acionado, o
alarme deve ser disparado e assim permanecer enquanto não for
pressionado outro botão, localizado na central, que o faz silenciar.
EXERCÍCIOS
07. Construa uma bobina de pulso com as funções
SET/RESET.
PROBLEMA 03
 Projete uma esteira selecionadora de peças, com
um botão liga/desliga e um botão de emergência,
que caso seja pressionado, desliga a esteira e
ascende uma lâmpada.
Adotar:
Q1 = Motor da esteira
Q2 = Peça pequena
Q3 = Peça média
Q4 = Peça grande
Q5 = Lâmpada
I1 = S1
I2 = S2
I3 = S3
I4 = LIGA/DESL
I5 = EMERG
PROBLEMA 04
Considere um sistema de alarme residencial,
constituído de um sensor colocado na janela (SJ) e
um sensor de presença (SP) para indicar a entrada
de um invasor. Além desses dois sensores, o
sistema possui uma chave liga/desliga (CLD) para
acionar o alarme. O alarme somente será acionado
se a chave liga/desliga estiver na posição liga e caso
o sensor da janela e/ou o sensor de presença
estejam ativados. A partir dessas definições monte
a tabela-verdade, o mapa de Karnaugh e
implemente em linguagem Ladder.
Controlador Lógico 
Programável – CLPG4
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Temporizadores
A instrução temporizador realiza a mesma função do relé de tempo dos
comandos elétricos. Geralmente são habilitados por contatos NA ou NF e quando
o valor do tempo decorrido se iguala ao valor prefixado, o temporizador energiza
um bit interno que indica que já transcorreu o tempo pré-programado.
Cada instrução de temporização tem dois registros associados que devem
armazenar o valor pré-selecionado e o valor acumulado. Esses registros são
definidos da seguinte forma:
♦ Valor pré-selecionado (PT - Preset Time): deve ser definido pelo usuário;
indica o intervalo de tempo desejado.
♦ Valor acumulado (ET - Elapsed Time): armazena o valor do tempo decorrido
desde a habilitação do temporizador, isto é, a energização da bobina do
temporizador.
A Figura abaixo ilustra um bloco genérico em que observamos posições ou
células do bloco que devem ser definidas pelo programador na configuração do
bloco.
A Tabela a seguir descreve os tipos de dados do bloco temporizador,
conforme a norma IEC 61131-3.
Temporizador de pulso
Existem três instruções de temporização na norma IEC 61131-3:
♦ TP (Pulse Timer): temporizador de pulso
Temporizador com retardo para ligar
♦ TON (Timer On Delay)
Temporizador de atraso para desligar 
♦ TOF – (Timer Off Delay)
Zelio Soft – Exemplo TON (Função A)
Zelio Soft – Exemplo TON (Função A)
Zelio Soft – Exemplo TOF (Função C)
Zelio Soft – Exemplo TP (Função B)*
Exercícios 
1. Monte um temporizador, utilizando a função A (TON), que ligue após dois
segundos e desligue após 3 segundos em fluxo contínuo.
2. Monte um temporizador, utilizando a função A (TON), que ligue após dois
segundos e desligue após 2 segundos em fluxo contínuo, utilizando apenas um
timer.
3. Elabore, em linguagem Ladder, um programa para acionar dois motores
elétricos (Motor 1 e Motor 2) de modo que, após o Motor 1 ser ligado através
de uma botoeira de impulso (push-button) (Liga), aguardem-se dez segundos
e o Motor 2 seja ligado. Também deve ser prevista uma chave que desliga
simultaneamente os dois motores (Desliga).
4. Elabore um programa para o acionamento de dois motores, Motor 1 e Motor 2.
Pressionando a botoeira de impulso (push-button) (Liga), o Motor 1 entra em
funcionamento. O Motor 2 entra em funcionamento 15 segundos após o motor
1. O botão DESLIGA deve desligar os dois motores ao mesmo tempo. O relé de
sobrecarga do Motor 2 desliga somente o Motor 2, porém o relé de sobrecarga
do Motor 1 desliga os dois motores.