CLP Básico SIEMENS

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Controladores Lógicos Programáveis
I – Introdução
Controladores Lógicos Programáveis (CLP’s), Histórico e Evolução
O Controlador Lógico Programável (CLP) nasceu praticamente dentro da indústria automobilística americana, 
especificamente na Hydronic Division da General Motors, em 1968, devido a grande dificuldade de mudar a lógica 
de controle de painéis de comando a cada mudança na linha de montagem. Tais mudanças implicavam em altos 
gastos de tempo e recursos financeiros.
Sob a liderança do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especificação que refletisse as necessidades de 
muitos usuários de circuitos à reles, não só da indústria automobilística, como de toda a indústria manufatureira. 
Nascia assim, um equipamento bastante versátil e de fácil utilização, que vem se aprimorando constantemente, 
diversificando cada vez mais os setores industriais e suas aplicações.
Desde o seu aparecimento, até hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lógicos, como a variedade de tipos de 
entradas e saídas, o aumento da velocidade de processamento, a inclusão de blocos lógicos complexos para 
tratamento das entradas e saídas e principalmente o modo de programação e a interface com o usuário.
Os CLP’s são freqüentemente definidos como computadores industriais que contém um hardware e um software 
que são utilizados para realizar as funções de controle.
A – Estrutura Fixa
A Unidade Central de Processamento (CPU), a fonte de alimentação e os pontos de entrada e
saída estão todos em um único módulo. Essa estrutura é apropriada para pequenos automatismos e
controle de máquinas. Suas principais características são:
Baixo número de pontos de entradas e saídas;
Capacidade de processamento limitada;
Memória pequena;
Capacidade de expansão reduzida;
Geralmente uma única interface de comunicação;
Dimensões reduzidas;
Baixo custo;
Alguns modelos possuem funções especiais (como entradas de contagem rápida e saída modulada em freqüência) 
já embutidas.
I – Introdução
Estrutura Física dos CLPs
Existem dois modelos básicos de hardware de CLP: estrutura fixa e estrutura modular.
I – Introdução
Estrutura Física dos CLPs
 CLP estrutura fixa
I – Introdução
Estrutura Física dos CLPs
B – Estrutura Modular
Neste modelo fonte, CPU, módulos de entrada, módulos de saídas e outros módulos especiais
são separados e interconectados através de um chassi que, além da conexão elétrica, fornece
proteção e suporte mecânico. Desta forma, o CLP pode ser montado na medida exata dos requisitos
do sistema a ser controlado. A estrutura modular é mais adequada à aplicações de maior porte ou
que requeiram funções especiais. As principais características deste tipo de sistema são:
Maior número de pontos de entradas e saídas;
Maior espaço de memória disponível;
Capacidade de processamento elevada;
Grande capacidade de expansão;
Pode-se ampliar a capacidade de comunicação através da inclusão de módulos;
Requer maior espaço físico para instalação;
Grande número de módulos com funções especiais;
Custo mais elevado.
I – Introdução
Estrutura Física dos CLPs
 CLP estrutura modular
I – Introdução
Arquitetura dos CLPs
A figura abaixo esboça a relação dos componentes básicos da arquitetura dos CLP’s. As entradas comunicam-se com 
a CPU enviando sinais vindos do campo. A CPU a seguir executará o programa e enviará informações de controle 
para as saídas que atuam diretamente no processo.
Cada componente dessa arquitetura pode ser então definido da seguinte forma:
ESTRUTURA BÁSICA DE UM CLP
I – Introdução
Ciclo de varredura do CLP
Comparação entre painéis utilizando acionamento eletromecânico e
CLP.
Controladores Lógicos Programáveis
Controladores Lógicos Programáveis
Exemplos de aplicações para o CLP
Estrutura do CLP
• Fonte de alimentação: O CLP recebe alimentação da rede elétrica
local, em corrente alternada, e a transforma em corrente contínua.
Caso falte energia elétrica, a bateria mantém o programa do usuário para
não perder toda a programação, reiniciando o ciclo de trabalho quando
retornar a energia.
• CPU: A Unidade Central de Processamento inclui os circuitos de controle
da interpretação e execução do programa em memória.
Ela executa o programa do usuário, atualiza a memória de dados e a
memória-imagem das entradas e saídas.
Estrutura do CLP
• Programa monitor: constituída de memória EPROM que contém
o programa que inicia o CLP, armazena os programas executivos e
gerencia o roteiro de dados e a sequência de operação.
• Memória do usuário: é uma memória de aplicação, que armazena
o programa do usuário, nesta área entra-se com o programa que se
deseja executar em relação ao equipamento. A CPU processa este
programa, atualiza a memória de dados internos e imagem E/S e
retorna novamente para esta área de memória.
Estrutura do CLP
• Memória de dados: reservada para o controle do programa do
usuário. Nesta área se encontram os dados referentes ao
processamento do programa do usuário.
• Memória-imagem: memória das entradas e saídas (E/S).
Reservada à interligação dos Controladores Programáveis e
equipamentos. Nesta área temos os dados do equipamento, seja ele
de entrada ou saída.
Controladores Lógicos Programáveis
Estrutura do CLP
• Terminal de programação: é um periférico programador do CLP. Este periférico é
o meio de comunicação entre o usuário e CLP, ou seja, é um periférico que pode ser
de um simples teclado com um mínimo de funções e um display, até um terminal
mais sofisticado, com teclados e funções complexas. Pode ser também, um micro
PC normal, com software aplicativo que emula um terminal de programação.
II – O CLP SIMATIC S7-300 SIEMENS
O CLP SIMATIC S7-300 da SIEMENS ou simplesmente S7-300 é um sistema modular amplamente utilizado em aplicações 
centralizadas ou distribuídas de pequeno a médio porte. A figura abaixo apresenta uma foto do equipamento.
II – O CLP SIMATIC S7-300 SIEMENS
Características Funcionais
Uma ampla gama de CPU’s está disponível para aplicações simples ou aplicações de grande performance. As CPU’s
possibilitam curtos tempos de ciclo, até 1μs por instrução binária, através de seus eficientes processadores. Para 
algumas tarefas especiais, existem CPU’s compactas com entradas e saídas e interfaces de comunicação já integradas. 
Abaixo são listadas alguns tipos de
CPU’s existentes:
• 314 – Possui apenas uma interface de comunicação MPI/Profibus;
• 314 2DP – Possui 2 interfaces de comunicação, 1 MPI e 1 Profibus;
• 314 IFM – Possui I/O’s incorporadas na CPU, podendo ter cartões de contagem rápida;
• 315 – Alta capacidade de processamento, sendo possível incorporar até 3 trilhos de expansão.
II – O CLP SIMATIC S7-300 SIEMENS
A grande diversidade de módulos de expansão permite a adaptação da configuração para qualquer tipo de 
aplicação, estão disponíveis:
Módulos de entradas e saídas (SM)
Digitais (24Vcc, 48 a 130Vcc, 120 a 230Vca, Relé).
Analógicos (-5 a +5V, 0 a 10V, 0 a 20mA, 4 a 20mA).
PLACAS DIGITAIS
(DISCRETAS)
ENTRADAS
B.C. – BORNES DE CONEXÃO: PERMITE A INTERLIGAÇÃO ENTRE OS 
DISPOSITIVOS DE CAMPO E O CARTÃO, GERALMENTE SE UTILIZA SISTEMA 
“PLUG-IN”.
C.C. – CONVERSOR E CONDICIONADOR: CONVERTE EM DC O SINAL AC E/OU 
REBAIXA O NÍVEL DE TENSÃO ATÉ ATINGIR VALORES COMPATÍVEIS COM O 
RESTANTE DO CIRCUITO.
I.E. – INDICADOR DE ESTADO: PROPORCIONA INDICAÇÃO VISUAL DO ESTADO 
FUNCIONAL DAS ENTRADAS.
I.EI. – ISOLAÇÃO ELÉTRICA: PROPORCIONA ISOLAÇÃO ELÉTRICA ENTRE OS 
SINAIS VINDOS DO CAMPO E QUE SERÃO ENTREGUES AO PROCESSADOR.
I.M. – INTERFACE/MULTIPLEXAÇÃO: INFORMA AO PROCESSADOR O ESTADO DE 
CADA VARIÁVEL DE ENTRADA.PLACAS DIGITAIS
(DISCRETAS)
SAÍDAS
I.M. – INTERFACE/MULTIPLEXAÇÃO: INTERPRETA OS SINAIS VINDOS DA UCP 
POR MEIO DO BARRAMENTO DE DADOS, PARA OS PONTOS DE SAÍDA, 
CORRESPONDENTE A CADA CANAL DO CARTÃO.
M.S. – MEMORIZADOR DE SINAL: ARMAZENA OS SINAIS QUE JÁ FORAM 
MULTIPLEXADOS PELO BLOCO ANTERIOR.
I.E. – ISOLAÇÃO ELÉTRICA: PROPORCIONA ISOLAÇÃO ELÉTRICA ENTRE OS 
SINAIS VINDOS DO PROCESSADOR E OS DISPOSITIVOS DE CAMPO.
E.S. – ESTÁGIO DE SAÍDA: TRANSFORMA OS SINAIS LÓGICOS DE BAIXA 
POTÊNCIA, EM SINAIS CAPAZES DE OPERAR OS DIVERSOS TIPOS DE 
DISPOSITIVO DE CAMPO.
B.L. – BORNES DE LIGAÇÃO: PERMITE A LIGAÇÃO ENTRE O CARTÃO E OS 
ELEMENTOS DE CAMPO, UTILIZA TAMBÉM O SISTEMA “PLUG-IN”.
II – O CLP SIMATIC S7-300 SIEMENS
Um total de até 32 módulos de expansão de, como os de função pode ser utilizado em uma configuração 
centralizada. Além dos diversos módulos de comunicação que podem ser agregados a configuração, toda
CPU da série S7-300 traz integrada a si uma porta de comunicação MPI. Através desta porta a CPU é 
programada e parametrizada. Com a porta MPI é possível ainda implementar uma rede de pequeno porte com 
equipamentos SIEMENS, tais como:
• CLPs Simatic S7-200, S7-300 e S7400;
• Interfaces Homem Máquina Simatic HMI (OP’s);
• Computadores Industriais Simatic PC.
Além da interface MPI, alguns modelos de CPU possuem uma segunda interface de comunicação integrada 
Profibus (DP/PA) ou serial ponto-a-ponto.
III – Programação e Parametrização
Características das CPU´s do S7-300
A seguir será apresentado algumas características das CPU´s do CLP S7-300.
A – Frontal da CPU
LEDs
SF – Falha no sistema.
BATF – Falha na bateria (Bateria fraca).
DC5V – Alimentação 5Vcc.
FRCE – Force instalado.
RUN – Programa sendo executado.
STOP – Programa parado.
Chave
RUN-P – Executa o programa ou alteração.
RUN – Somente executa o programa. Nessa posição pode-se tirar a chave.
STOP – Não executa o programa.
MRES – Reset de memória.
III – Programação e Parametrização
Características das CPU´s do S7-300
Modo de Endereçamento
Existem dois padrões empregados pela SIEMENS: o alemão e o inglês como mostra a tabela de padrão de 
Endereçamento do CLP S7
Padrão Entradas Saídas
Inglês I0.0 Q4.0
Alemão E0.0 A4.0
A letra que inicia o endereçamento representa entrada ou saída. Os dois números que seguem, separados por ponto 
indicam respectivamente o byte e o bit onde será armazenado o estado da variável.
III – Programação e Parametrização
Pode-se dizer que todo o endereçamento do CLP S7 tem como referência o byte. De forma resumida, pode-se 
entender o byte como a unidade de memória básica. Assim, as “partes” de memória se relacionam como mostrado na 
tabela abaixo.
Unidades de Memória usadas no CLP S7
O CLP S7suporta no máximo 32 cartões locais (para todas as CPU’s da família 300). Cada cartão utiliza 4 bytes = 
32 bits (0.0 a 3.7 por exemplo). Assim, o segundo cartão terá os endereços 4.0 a 7.7, o terceiro será 8.0 a 11.7 e 
assim sucessivamente.
III – Programação e Parametrização
1. Selecionar a opção “Create new project” e nomear “meu primeiro projeto”. Crie o projeto selecionado o botão “Create”.
2. Na opção “ First steps” escolha a opção “write a PLC program”.
3. Agora você pode especificar o CLP. Selecione a CPU314C – 2PN/DN. O Bloco“ Main” é criado, com um duplo click o 
editor do programa de projeto é aberto. 
4. Criar um programa na network 1, como mostrado na figura acima. A instrução pode ser encontrada na lista de favoritos, 
como os contatos do exemplo e podem ser seguras e arrastadas ou posso utilizá – las com um duplo click. Fornecer um 
nome simbólico para a instrução “ LIGA1”, “ PARADA” e “DRIVE_1”.
4. Criar um programa na network 1, como mostrado na figura acima. A instrução pode ser encontrada na lista de favoritos, 
como os contatos do exemplo e podem ser seguras e arrastadas ou posso utilizá – las com um duplo click. Fornecer um 
nome simbólico para a instrução “ LIGA1”, “ PARADA” e “DRIVE_1”.
5. Salvar o projeto.
6. Selecionar a network. Usando o botão direito do mouse selecione o item “Define TAG” no menu de contexto e para cada 
variável da network definir um endereço.
7. Mude o zoom da sua network para 120% usando a função zoom. 
8. Na árvore de projeto, abra o item “ Default tag table” no aba “PLC tags”. Adicionar as variáveis “LIGA2” e “LIGA8”. 
As Tags devem ser criadas e não reescritas.
9. Selecione o código network1 com um click.
10. Copie o código usando o botão direito do mouse e selecionando o item “copy”.
11. Selecione a network 2 e cole usando o botão direito do mouse e selecionando o item “paste”.
12. Na rede 2 renome liga1 para liga2.
13. Na rede 2 renome drive 1 para drive 2
14. Salve o projeto2
Adicionando elementos a lista de 
favoritos.
15. Selecionar o Block title e 
alterar a linguagem de 
programação de ladder para 
FDB . Na aba propriedades 
no campo language substituir 
LAD por FBD.
16. Adicionar um temporizador 
On – Delay para a lista de 
favorito selecionando e 
arrastando.
17. Feche no menu de tarefas 
"Instruções" utilizando o 
botão “Collapse 
automatically”.
Nota: os cartões de tarefa é, 
então, normalmente 
minimizados e é mostrado 
quando o usuário clicar nele.18. adicionar um temporizador On-Delay na rede 2, de modo que Drive_2 é ativado 2 segundos 
após o pedido. 
19. Confirme o menu pressionando "OK". Um DB Instância é criado automaticamente.
Tarefa: Iniciar a simulação
O que fazer:
20.Selecionar o PLC no project navegation.
21.Iniciar a simulação.
Nota:
Os componentes que são baixados no PLC quando a simulação é iniciado pode ser
configurado em "Opções" 􀃆 "Configurações".
Tarefa: Download no PLCSIM
O que fazer:
21 .Depois do início da simulação a caixa de diálogo "Extended Loading" é aberta automaticamente. Selecione a 
interface para PLCSIM e carregar a configuração no PLC.
24.Dentro de Load preview você pode selecionar os blocos que devem ser carregado para o PLC. Selecione “Load all" ou 
"Consistent download" e carregar o seu programa para o PLC.
25.Close a caixa diálogo.
26.Iniciar seu PLC em PLCSIM (selecione RUN-P)
O que fazer:
22.Selecionar o Programa “meu 
primeiro projeto”.
23. Pela utilização do botão 
"Load" o seu programa poderar 
ser carregado para PLCSIM.
Nota: esta tarefa só é necessário 
quando o programa não está 
carregado para o PLC com
começando PLCSIM. Este 
comportamento está 
dependendo de suas 
configurações para a simulação.
Tarefa: Monitorando um programa
O que fazer:
26.Abrir o bloco de programa "Main"
27.Pressionar o botão "Monitoramento on / off" para monitorar o estado atual do bloco no editor.
28.Ativar a tag de memória "START_1" usando o menu de contexto
"Modificar" 􀃆 "Modificar a 1"
46. A valores para "START_1" e "STOP" pode ser dado na coluna "valor Modificar". Estes valores são enviados para o 
controlador utilizando as "modifique os valores seleccionados de uma vez agora ".
47.Go "offline"
Tarefa: Adicionando uma variável
O que fazer:
43.Create uma nova tabela relógio 
usando "Adicionar nova tabela 
relógio" na árvore do projeto.
44.Detach a janela mesa relógio 
utilizando o botão "Float".
45.Using a função lasso, selecione os 
elementos de rede 1 e utilizando 
Drag & Drop
insere-os na tabela de relógio.
IV – Instruções de Programação LADDER
Examine ON e Examine OFF
Estas instruções permitem que o controlador verifique o estado energizado e desenergizado de um endereço específico de bit na 
memória. “Um” ou “zero” armazenado no endereço do bit, pode representar o estado real energizado ou desenergizado de um 
único dispositivo de entrada ou saída. A figura abaixo ilustrao formato das instruções Examine ON e Examine OFF.
IV – Instruções de Programação LADDER 
Examine ON e Examine OFF
Quando um dispositivo de entrada energiza o ponto no cartão ao qual está ligado, ocorre uma indicação de que ele 
está ligado (Led no cartão ascende), que é refletido no bit correspondente do arquivo de memória de imagem de 
entrada.
Para a instrução Examine ON, toda vez que a entrada receber um bit 1, a instrução brilhará na tela do programa e 
ajustará a lógica para verdadeira. Se a entrada receber um bit 0, a instrução não brilhará na tela e a lógica para esta 
instrução será falsa.
A instrução Examine OFF funciona de forma contrária. Havendo um estado desenergizado da entrada, o 
controlador ajusta a lógica da instrução para verdadeira. Se o estado da entrada for energizado, a lógica é ajustada 
para falsa.
IV – Instruções de Programação LADDER
Instrução de Saída (Bobina)
A instrução de saída ou de bobina é usada para guardar o resultado de uma operação lógica (RLO). Usam-se como endereços 
de saída ou de memórias livres para guardar o resultado de verdadeiro ou falso.
Quando é usado um endereço de saída, antes do cartão de saída receber a informação para mudança de estado, o mesmo é 
armazena do no arquivo de memória de imagem de saída. A figura abaixo ilustra o símbolo para esta instrução.
IV – Instruções de Programação LADDER 
IV – Instruções de Programação LADDER 
IV – Instruções de Programação LADDER 
Instruções Lógica de Bit
As instruções de lógica de bit trabalham com dois dígitos (1 e 0). Estes dois dígitos formam a base do sistema numérico 
chamado binário. Os dois dígitos são chamados de dígitos binários ou bits. No universo dos contatos e bobinas, um dígito 1 
indica energizado ou ativado e o 0 indica não ativado / energizado.
As instruções de lógica de bit interpretam os estados de sinal 1 e 0 e os combina de acordo com as regras de uma lógica 
Booleana. As combinações produzem um resultado 1 ou 0, conhecidos como resultado da operação lógica (RLO).
As instruções de lógica de bit estão disponíveis para as seguintes funções:
Instrução Set Reset Flip-flop
Esta instrução executa operações de Set (S - liga) e de Reset (R – desliga) somente quando RLO=1. Um RLO=0 não tem 
efeito sobre esta operação. O endereço especificado na operação permanece inalterado.
Um flip=flop Set_Reset é ligado se o estado do sinal é 1 na entrada S e 0 na entrada R. Caso contrário, se o estado do sinal é 0 
na entrada S e 1 na entrada R, o flip=flop é resetado. Se RLO é igual a 1 em ambas as entradas, o flip-flop também é resetado.
Esta instrução é afetada pela instrução Relé Mestre de Controle (MCR), que veremos adiante.
Parâmetros da instrução Set Reset de flip-flop
IV – Instruções de Programação LADDER 
Exemplo de programa com a instrução
IV – Instruções de Programação LADDER 
Exemplo de programa com a instrução
IV – Instruções de Programação LADDER 
Instrução Reset Set Flip-flop
Esta instrução executa operações de Set e Reset somente quando RLO é igual a 1. O flip flop é resetado se o estado do sinal é 0 
na entrada R e 1 na entrada S. Nas condições opostas (R=1 e S=0), o flip flop é setado. Se RLO é igual a 1 em ambas as 
entradas, ele será setado. Esta instrução também é influenciada pela instrução Relé Mestre.
IV – Instruções de Programação LADDER 
Parâmetros da instrução Reset Set de flip-flop
Exemplo de programa com a instrução
IV – Instruções de Programação LADDER 
Exemplo de programa com a instrução
IV – Instruções de Programação LADDER 
Disparo
A contagem do tempo começa quando a entrada S passa de 0 para 1. O temporizador inicia a contagem com o tempo 
especificado na TV, e continuara a sua contagem mesmo que a entrada “S” passe para 0 durante esse tempo. 
Se o sinal na entrada de disparo passar novamente de “0” para “1” enquanto o temporizador estiver contando, a contagem de 
tempo é iniciada do princípio.
Reset
Quando a entrada Reset for a “1”, o valor do tempo atual, bem como o da sua base de tempo são apagados, e a saída Q é 
resetada.
Saída Binária
O estado do sinal de saída “Q” passa a “1” quando o temporizador tiver contado o seu tempo sem erros, independentemente do 
estado se sinal da entrada “S”.
IV – Instruções de Programação LADDER 
Instruções de Temporização
• Temporizador de atraso no acionamento (ON Delay, S_ODT ou SD)
IV – Instruções de Programação LADDER 
Instruções de Temporização
• Temporizador de atraso no acionamento (ON Delay, 
S_ODT ou SD)
IV – Instruções de Programação LADDER 
Instruções de Temporização
• Temporizador de atraso no acionamento (ON Delay, S_ODT ou SD)
IV – Instruções de Programação LADDER 
Instruções de Temporização
• Temporizador de atraso no acionamento (ON Delay, S_ODT ou SD)
• Temporizador de atraso no desligamento (OFF Delay, S_OFFDT ou SF).
IV – Instruções de Programação LADDER 
Instruções de Temporização
Disparo
A contagem do tempo começa quando a entrada S passa de 1 para 0. Quando o temporizador tiver contado todo os seu tempo, 
o estado do sinal de saída “Q” passa para “0”.
Se o sinal na entrada “S” passar “0” para “1” enquanto o temporizador estiver decorrendo, o temporizador pára, e na próxima 
vez que o estado do sinal passar de “1” para “0” recomeça do princípio. 
Reset
Quando a entrada reset é “1”, o tempo atual e a base de tempo são apagados e a saída “Q” é resetada. Se as saídas (S e R) 
tiverem sinal “1” ao mesmo tempo, a saída “Q” não é ligada até que o Reset dominante seja desativado.
Saída Binária
A saída “Q” é ativada quando a entrada “S” passa de “0” para “1”. Se a entrada “S” é desativada, a saída “Q” continua a ter 
estado de sinal “1” até que o tempo programado tenha sido contado.
IV – Instruções de Programação LADDER 
Instruções de Temporização
• Temporizador de atraso no desligamento 
(OFF Delay, S_OFFDT ou SF).
Contadores no STEP 7
Valor do Contador – Está reservada na memória de dados do sistema uma palavra de 16-bits para cada contador. 
Ela é utilizada para armazenar o valor da contagem para o contador (0…999) em código binário.
Contagem Crescente – Quando o RLO na entrada “CU” passa de “0” para “1” o valor atual do contador é 
incrementado de uma unidade (limite superior = 999).
Contagem Decrescente – Quando o RLO na entrada “CD” passa de “0” para “1” o valor atual do contador é 
decrementado de uma unidade (limite inferior = 0).
Set do Contador – Quando o RLO na entrada "S" passa de “0” para “1” o valor do contador passa a ser o valor 
especificado na entrada “CV”.
Reset do Contador Quando o RLO = 1 o valor do contador é levado a zero. Se a condição de reset é preenchida, o 
contador não pode ser setado, e a contagem não é possível.
PV – O valor pré-definido (0...999) é especificado na entrada “PV“ em BCD como:
• uma constante (C#...)
• em formato BCD através da utilização dos blocos da dados.
Q – O estado de sinal do contador pode ser verificado na saída “Q”:
• Contagem = 0 -> Q = 0
• Contagem >< 0 -> Q = 1
IV – Instruções de Programação LADDER 
Contadores no STEP 7
Contadores no STEP 7
Tipos de contadores:
• S_CU – Contador crescente ( contagem apenas crescente )
• S_CD – Contador decrescente ( contagem apenas decrescente )
• S_CUD – Contador crescente / decrescente.