Aula_CLP_parte1

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Controlador Lógico Programável
CLP
Prof. Msc. André Henrique dos Santos
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Introdução
A Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT 
define o CLP como sendo “um equipamento eletrônico 
digital com hardware e software compatíveis com 
aplicações industriais”.
Segundo a NEMA (National Eletrical Manufactures
Association) o CLP é definido como “aparelho eletrônico 
digital que utiliza uma memória programável para o 
armazenamento interno de instruções específicas, tais 
como; lógica, sequenciamento, temporização, 
contagem e aritmética, para controlar, através de 
módulos de entradas e saídas, vários tipos de 
máquinas e processos”.
O que é um CLP?
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Introdução
O desenvolvimento dos CLPs começou em 1968 em 
resposta a uma requisição da Divisão Hidramática da 
General Motors. Naquela época, a General Motors passava 
dias ou semanas alterando sistemas de controles baseados 
em relés, sempre que mudava um modelo de carro ou 
introduzia modificações em uma linha de montagem. Para 
reduzir o alto custo de instalação decorrente destas 
alterações, a especificação de controle da GM necessitava 
de um sistema de estado sólido, com a flexibilidade de um 
computador, mas que pudesse ser programado e mantido 
por engenheiros e técnicos na fábrica.
Histórico dos CLPs
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Introdução
Desta forma, um grupo de engenheiros da Bedford 
Associates desenvolveu um produto que resolvia o inerente
problema dos painéis de controle a relé. Um controlador de 
lógica sequencial que controlava as operações dos 
processos da fábrica, chamado “084”.
Ele foi chamado de “084”, pois foi o octagésimo
quarto projeto da Bedford Associates.
Histórico dos CLPs
Micro 84
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Introdução
Os primeiros CLPs foram instalados em 1969, 
fazendo sucesso quase imediato. Funcionando como 
substitutos de relés, até mesmo os primeiros CLPs, eram 
mais confiáveis do que os sistemas baseados em relés, 
principalmente devido à robustez de seus componentes de 
estado sólido quando comparados às peças móveis dos 
relés eletromecânicos. Os CLPs permitiram reduzir os 
custos de materiais, mão-de-obra, instalação e localização 
de falhas ao reduzir a necessidade de fiação e os erros 
associados. Os CLPs ocupavam menos espaço do que os 
contadores, temporizadores e outros componentes de 
controle anteriormente utilizados.
Histórico dos CLPs
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Introdução
E a possibilidade de serem reprogramados permitiu 
uma maior flexibilidade para trocar os esquemas de 
controle.
Talvez, a razão principal da aceitação dos CLPs pela 
indústria, foi que a linguagem inicial de programação era 
baseada nos diagramas de contato (ladder) e símbolos 
elétricos usados normalmente pelos eletricistas. A maior 
parte do pessoal de fábrica já estava treinada em lógica 
ladder, adaptando-a rapidamente nos CLPs.
Histórico dos CLPs
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Introdução
Evolução dos Sistemas de Controle
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Introdução
Evolução dos CLPs
 Programação ligada ao Hardware.
 Linguagem Assembly.
 Programação (EPROM) feita juntamente com sua construção.
1ª Geração 
2ª Geração 
 Surgem as primeiras linguagens de
programação.
 Programação em memória EPROM.
 Inclusão de um “Programa
monitor”.
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Introdução
Evolução dos CLPs
 Passa a ter uma entrada de programação.
 É possível apagar, alterar e gravar a programação.
 Estrutura Física muda para Sistemas Modulares com Bastidores.
3ª Geração 
4ª Geração 
 Popularização dos CLP.
 Ganharam entrada para comunicação
serial.
 A programação passou a ser feita em
microcomputadores.
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Introdução
Evolução dos CLPs
5ª Geração – A Geração Atual
 Maior Capacidade de Processamento.
 Integração na comunicação entre diversos instrumentos.
 Padronização dos protocolos de Comunicação.
 Aumento da precisão e exatidão.
 Aumento da Portabilidade.
 Possibilitou a ampliação da Automação.
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Introdução
Atualmente, se aceita como regra geral que os CLPs
se tornaram economicamente viáveis nos sistemas de 
controle que exigem mais de três relés. Considerando-se o 
baixo custo dos micro-CLPs e o fato dos fabricantes 
colocarem grande ênfase na qualidade e produtividade, a 
questão do custo deixa praticamente de existir. Além das 
reduções nos custos, os CLPs oferecem outros benefícios 
de valor agregado:
Por que usar um CLP?
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Introdução
 Confiabilidade. Não existe possibilidade de cometer erro 
lógico por conta de um erro de fiação.
 Flexibilidade. Modificações no programa podem ser feitas 
com pouca digitação.
 Funções Avançadas. Podem manipular dados 
complexos.
 Comunicações. Comunicação com outros CLPs ou 
computadores facilita a coleta de dados.
 Velocidade. Muitas aplicações de automação necessitam 
da capacidade de resposta rápida dos CLPs.
Por que usar um CLP?
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Introdução
Seja qual for a aplicação, o uso do CLP permite 
aumentar a competitividade. Os processos que usam CLPs
incluem: empacotamento, engarrafamento e enlatamento, 
transporte e manuseio de materiais, usinagem, geração de 
energia, sistemas de controle predial e de ar condicionado, 
sistemas de segurança, montagem automatizada, linha de 
pintura e tratamento de água.
Os CLPs são utilizados nas mais diversas indústrias, 
incluindo alimentos e bebida, automotiva, química, 
plásticos, papel e celulose, farmacêutica e 
siderurgia/metalurgia. Basicamente, qualquer aplicação 
que exija um controle elétrico pode usar um CLP.
Aplicações Tradicionais
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Introdução
A Estrutura básica de um controlador programável 
adveio do hardware básico de um computador. Podemos 
afirmar que um CLP é um computador para aplicações 
específicas.
Para entender como funciona um CLP é necessário 
uma análise rápida de seus componentes. Todos os CLPs, 
dos micro aos grandes, usam os mesmos componentes 
básicos e estão estruturados de forma similar, como 
mostrado na figura a seguir.
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
Estrutura Básica de um CLP
1 2 3
5
4
S
A
Í
D
A
S
OUTPUT
E
N
T
R
A
D
A
S
INPUT
CPU
IHM
2
3 4
1
5
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Introdução
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
Os sistemas CLPs consistem de:
1. Entradas
2. Saídas
3. Unidade Central de Processamento (CPU)
4. Memória para o programa e armazenamento de dados
5. Fornecimento de alimentação
6. Dispositivo de programação
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
1. Entradas
Os terminais de entrada conectados no CLP formam 
a interface pela qual os dispositivos de campo são 
conectados ao CLP.
Os sinais recebidos por um módulo de entrada 
podem vir de dois tipos de sensores:
 Discretos: Chave limite; botoeira; chave de pressão; 
fotocélula; contato de relé; chave seletora; teclado.
 Analógicos: Transdutor de pressão; transdutor de 
temperatura; sensores de vazão; transdutor de vibração.
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
1. Entradas
Os sinais elétricos enviados pelos dispositivos de 
campo ao CLP são normalmente de 120Vca ou de 24Vcc. 
Os circuitos de entrada no CLP recebem esta tensão vinda 
do campo e a “condicionam” de forma que possa ser 
utilizada pelo CLP. Já que os componentes internos de um 
CLP operam a 5Vcc e devem, portanto, estar protegidos de 
flutuações de tensão. Para que os componentes internos 
fiquemeletricamente isolados dos terminais de entrada, os 
CLPs empregam um isolador óptico, que usa a luz para 
acoplar os sinais de um dispositivo elétrico a outro.
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
1. Entradas
A estrutura interna de um módulo de entrada pode 
ser subdividida em seis blocos principais, como mostrado 
na figura abaixo:
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
1. Entradas
Tabela onde podemos ver a função de cada bloco:
Estrutura Básica de um CLP
Parte Função
Sensores de campo Informar ao CLP as condições do processo
Terminais para conexão Interligação física entre os sensores e o CLP
Condicionamento e 
Conversão de sinais
Tornar os sinais de campo compatíveis com o processador
Indicadores de estado 
das entradas
Indicação visual do estado funcional das entradas
Isolação elétrica Isolar os sinais vindos de campo dos sinais do processador
Interface/multiplexação
Informar ao processador o estado de cada variável de 
entrada
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Introdução
1. Entradas
Dependendo da natureza do sinal de entrada, 
podemos dispor dos seguintes tipos de módulos de 
entrada:
Estrutura Básica de um CLP
Tipo Características
Digital (AC) 12 Vac; 24 a 48 Vac; 110/127 Vac; 220/240 Vac
Digital (DC)
120 Vdc com isolação; 12 Vdc;
12 a 24 Vdc com resposta rápida;
12 a 24 Vdc (lógica negativa) source;
12 a 24 Vdc (lógica positiva) sinking;
24 a 48 Vdc; 48 Vdc source; 48 Vdc sinking
Analógico 1 a 5 Vdc; 0 a 10 Vdc; -10 a +10 Vdc; 4 a 20 mAProf. Msc. André Henrique dos Santos23
Introdução
1. Entradas
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
1. Entradas
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
1. Entradas
Nota 1: Os módulos de entrada Sinking (NPN) só deverão 
ser conectados a sensores Source (PNP). E o terminal 
comum do módulo é conectado sempre no negativo da 
fonte.
Nota 2: Os módulos de entrada Source (PNP) só deverão 
ser conectados a sensores Sinking (NPN). E o terminal 
comum do módulo é conectado sempre no positivo da 
fonte.
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
1. Entradas
Estrutura Básica de um CLP
INPUT
COM
Módulo Sinking (NPN)
+
-+
metal
CLP
GND
R
-
Fonte 
externa
Sensor Source (PNP)
Campo
+
L-
L+
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Introdução
1. Entradas
Estrutura Básica de um CLP
INPUT
COM
Módulo SOURCE(PNP)
Sensor Sink (NPN)
+
-
- +
Campo
metal
CLP
GND
R
Fonte externa
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Introdução
1. Entradas
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
1. Entradas Analógicas: Entradas e Saídas típicas variam 
de 0 à 20mA ou de 0 à 10V 
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
1. Entradas Analógicas: Entradas e Saídas típicas variam 
de 0 à 20mA ou de 0 à 10V 
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
1. Entradas
Dispositivos de Entrada
Estrutura Básica de um CLP
CHAVES E BOTOEIRAS
SENSOR INDUTIVO
CHAVES-FIM-DE-CURSO
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Introdução
2. Saídas
Os módulos de saída também são considerados 
como elementos de interface, pois permitem que o 
processador se comunique com o meio externo. A estrutura 
interna de um módulo de saída pode ser subdividida em 
sete blocos principais, relacionados a seguir:
Estrutura Básica de um CLP
1 2 3 4 5 6 7
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Introdução
2. Saídas
Tabela onde podemos ver a função de cada bloco:
Estrutura Básica de um CLP
Item Parte Função
01 Interface/Demultiplexação
Recebe os sinais do processador 
direcionando-os para as respectivas saídas.
02 Memorizador de sinal
Armazena os sinais que já foram 
multiplexados pelo bloco anterior.
03 Isolação elétrica
Proporciona isolação elétrica entre os sinais 
vindos do processador e os dispositivos de 
campo.
04 Indicadores de estado de saídas
Indicação visual do estado funcional das 
saídas
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Introdução
2. Saídas
Tabela onde podemos ver a função de cada bloco:
Estrutura Básica de um CLP
Item Parte Função
05 Estágio de Potência
Transforma os sinais lógicos de baixa 
potência vindos do processador em sinais de 
potência, capazes de operar os diversos tipos 
de dispositivos de campo.
06
Terminais para conexão dos 
dispositivos de campo
Permite a conexão física entre o CLP e os 
dispositivos de campo.
07 Dispositivos de campo
Consiste em dispositivos eletromecânicos que 
atuam no processo/equipamento, em função 
dos sinais de controle enviados pelo CLP.
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Introdução
2. Saídas
Dependendo da natureza dos dispositivos de campo 
e do tipo de sinal de controle necessário para comandá-los, 
podemos dispor dos seguintes tipos de módulos de saída:
Estrutura Básica de um CLP
Tipo Características
Digital (AC)
12 Vac; 24 a 48 Vac; 120 Vac; 220/240 Vac; 120 Vac com 
isolação.
Digital (DC)
12 a 60 Vdc; 12 a 24 Vdc com resposta rápida;
12 a 24 Vdc com suprimento;
12 a 24 Vdc com dreno;
24 a 48 Vdc; 48 Vdc com suprimento; 48 Vdc com dreno
Analógico 1 a 5 Vdc; 0 a 10 Vdc; -10 a +10 Vdc; 4 a 20 mA
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Introdução
2. Saídas
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
2. Saídas
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
2. Saídas
Os CLPs utilizam vários circuitos de saída para 
energizar seus terminais de saída: relés, transistores e 
triacs.
 Relés: Os Relés podem ser usados com alimentação 
alternada ou contínua. Os relés eletromagnéticos de 
CLPs tradicionais aceitam correntes de até alguns 
ampères. Os relés suportam de forma melhor os picos de 
tensão porque contêm uma camada de ar entre seus 
contatos que elimina a possibilidade de ocorrência de 
fuga. No entanto, são comparativamente lentos e sujeitos 
a desgaste com o tempo.
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
2. Saídas
 Transistores: Os transistores chaveiam corrente 
contínua, são silenciosos e não contêm peças móveis 
sujeitas a desgaste. Os transistores são rápidos e podem 
reduzir o tempo de resposta, mas suportam cargas de, no 
máximo, 0,5A. Certos tipos especiais de transistores, os 
FETs (Transistores de Efeito de Campo) podem aceitar 
cargas maiores, normalmente de 1A.
 Triacs: Os triacs chaveiam exclusivamente corrente 
alternada. Como os transistores, as saídas triacs são 
silenciosas, não têm peças móveis sujeitas a desgaste, 
são rápidas e transportam cargas de até 5A.
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Introdução
2. Saídas
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
2. Saídas
Circuito de saída a relé.
Estrutura Básica de um CLP
ReléDriver 
Nível
Isolador óptico
INPUT
CPU
LED nível lógico
~
COM
Atuador
_F N
Font
e
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Introdução
2. Saídas
Circuito de saída a Transistor.
Estrutura Básica de um CLP
Isolador 
ótico
INPUT
CPU
COM
Atuador
vc
c
+ _
Fonte
+
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Introdução
2. Saídas
Circuito de saída a Triac.
Obs: As saídas de estado sólido (triacs e transistor) podem ser 
danificadas e destruídas em caso de sobrecarga ou sob tensão.
Estrutura Básica de um CLP
Isolador óptico
Output
CPU
CARGA
L+
~
_
Fonte
+
L-
+
R
_
Led Sinalizador
COM
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Introdução
2. Saídas
Os módulos de saída podem acionar os seguintes 
tipos de dispositivos de saída:
 Discretos: Controladores de motores, indicadores de 
painel, contator, válvula solenoide, display, bobina de 
relé, sistemas de alarme e segurança, sirene.
Analógicos: Acionadores AC, válvula de controle, 
acionadores DC.
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Introdução
2. Saídas
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Introdução
2. Saídas
Dispositivos de Saída
Estrutura Básica de um CLP
CONTATORES
INVERSORES DE FREQUÊNCIA
SINALIZADORES
COLUNAS LUMINOSAS
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Introdução
3. Unidade Central de Processamento (CPU)
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Introdução
3. Unidade Central de Processamento (CPU)
A CPU, formada por um microprocessador e um
sistema de memória, é o principal componente do CLP. A
CPU lê as entradas, executa a lógica segundo as
instruções do programa de aplicação, realiza cálculos e
controla as saídas, respectivamente.
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Introdução
3. Unidade Central de Processamento (CPU)
Os usuários de CLPs trabalham com duas áreas da
CPU: Arquivo de Programas e Arquivo de Dados.
Os Arquivos de Programa contêm o programa de
aplicação do usuário, os arquivos de sub-rotina e as rotinas
de falha.
Os Arquivos de Dados armazenam dados
associados com o programa, tais como status (condição)
de entrada e saída, valores predefinidos e acumulados de
contadores/ temporizadores e outras constantes e
variáveis. Juntas, estas duas áreas são chamadas de
memória de aplicação ou memória do usuário.
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Introdução
3. Unidade Central de Processamento (CPU)
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Introdução
3. Unidade Central de Processamento (CPU)
Ainda dentro da CPU encontra-se um programa
executável ou Memória do Sistema que direciona e realiza
as atividades de “operação”, tais como a execução do
programa do usuário e a coordenação de varreduras das
entradas e atualizações das saídas. A memória do sistema,
programada pelo fabricante, não pode ser acessada pelo
usuário.
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Introdução
4. Memória para o Programa e Dados
Como o nome indica, os controladores lógicos
programáveis têm memórias programáveis que permitem
aos usuários desenvolver e modificar programas de
controle. A memória é um espaço físico dentro da CPU
onde podem ser armazenados e manipulados os arquivos
de programas e arquivos de dados.
Há duas categorias de memória: volátil e não-volátil .
A memória volátil pode ser alterada ou apagada facilmente,
podendo-se, ainda, gravar ou ler tal memória. No entanto,
em caso de falha de alimentação, o conteúdo programado
poderá ser perdido, sendo necessário, portanto, ter um
backup do programa.
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Introdução
4. Memória para o Programa e Dados
A forma mais conhecida de memória volátil é a
Memória RAM. A memória RAM é relativamente rápida e
oferece uma alternativa fácil para criar e armazenar os
programas de aplicação do usuário. Os CLPs com memória
RAM usam baterias ou capacitores de reserva para evitar a
perda do programa.
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Introdução
4. Memória para o Programa e Dados
A memória não volátil retém seu conteúdo
programado, sem usar bateria ou capacitor, mesmo se
houver interrupção do fornecimento de alimentação. A
memória EEPROM é uma memória não volátil com a
mesma flexibilidade da memória RAM, sendo programada
por meio de um software de aplicação que roda em um PC.
Apesar das memórias RAM e EEPROM poderem salvar os
programas aplicativos em caso de interrupção do
fornecimento de alimentação, elas não salvam
necessariamente os dados do processo, tais como os
valores acumulados de um temporizador ou contador
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Introdução
4. Memória para o Programa e Dados
Caso a retenção de dados de um processo seja
importante em uma determinada aplicação, escolha um
CLP que ofereça 100% de retenção dos dados. Em caso
de falha de alimentação, este tipo de CLP salva
automaticamente os dados do processo na memória
EEPROM não volátil.
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Introdução
5. Fornecimento de Alimentação
A fonte de alimentação fornece energia aos
elementos internos do controlador, converte a tensão de
entrada em uma forma utilizável e protege os componentes
do CLP contra os picos de tensão.
A fonte do CLP é programada de forma a suportar
as perdas rápidas de alimentação externa sem afetar a
operação do sistema.
Em condições particularmente instáveis de tensão,
talvez seja necessário instalar um estabilizador de tensão
entre o CLP e a fonte primária de alimentação.
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Introdução
5. Fornecimento de Alimentação
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Introdução
5. Fornecimento de Alimentação
Baterias são usadas nos CLP’s para manter o
relógio em tempo real, reter parâmetros ou programas
(memórias do tipo RAM), guardar configurações de
equipamentos, etc.
As baterias do CLP normalmente são recarregáveis
e do tipo longa vida (chegando a 10 anos de vida útil).
Podendo manter os dados sem energia elétrica até por 30
dias.
Dependendo do CLP pode-se utilizar um capacitor
no lugar da bateria.
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Introdução
6. Dispositivos de Programação
Para inserir um programa em um CLP, os dois
dispositivos mais utilizados são o computador pessoal (PC)
e o Terminal Portátil de Programação (Hand-Held
Programmer – HHP).
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Introdução
6. Dispositivos de Programação
O PC é usado para rodar o software de
programação do CLP. Este software permite aos usuários
criar, editar, documentar, armazenar e localizar as falhas
dos diagramas ladder, gerando também relatórios
impressos. As instruções dos softwares são baseadas em
símbolos gráficos para as várias funções. Não é necessário
o conhecimento das linguagens mais avançadas de
programação para se usar o software, bastando um
entendimento genérico dos diagramas elétricos funcionais.
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Introdução
6. Dispositivos de Programação
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Introdução
6. Dispositivos de Programação
Apesar do HHP poder ser utilizado para programar o
CLP, seu uso mais frequente é na localização de falhas,
pois é compacto e tem sua própria memória para
armazenar os programas. Os terminais HHP são
extremamente úteis quando se trata de localizar falhas em
equipamentos nas fábricas, modificar programas e
transferir programas a várias máquinas. A linguagem usada
pelo HHP é uma forma gráfica de programação de lista de
instruções, baseada nas instruções de lógica ladder do
CLP.
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Introdução
6. Dispositivos de Programação
Terminal de programação portátil (HHP).
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Introdução
6. Interface Homem Máquina (IHM)
Uma IHM pode ser conectada para comunicar com um 
CLP, afim de possibilitar ao operador um gerenciamento do 
processo que o CLP controla. Geralmente é utilizado uma 
tela touch – screen, onde ela é uma interface que funciona 
como painel de controle do operador.
Estrutura Básica de um CLP
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Introdução
6. Interface Homem Máquina (IHM)
Na IHM é configurar no mostrador:
 Substituir botoes de comando e sinaleiros luminosos com 
icones de aparencia real;
 Mostrar operações no formato gráfico;
 Permitir ao operador mudar o tempo ou a contagem 
presentes pelo toque no teclado numerico;
 Mostrar alermes relacionados ao processo; Mostrar valores das variavéis do processo;
 Indicar possíveis falhas do processo;
Estrutura Básica de um CLP
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Funcionamento dos CLPs
O processamento do programa do usuário de um 
CLP é geralmente um processamento cíclico.
 Processamento Cíclico - É a forma mais comum de
execução que predomina em todas as CPU’s conhecidas
e é de onde vem o conceito de varredura, ou seja, as
instruções de programa contidas na memória, são lidas
uma após a outra, sequencialmente do início ao fim, daí
retornando ao início ciclicamente.
Um dado importante de uma CPU é o seu tempo de
ciclo, ou seja, o tempo gasto para a execução de uma
varredura. Este tempo está relacionado com o tamanho do
programa do usuário (em média 1ms a cada 1.000
instruções de programa).
Método de Processamento
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Funcionamento dos CLPs
Para verificação do funcionamento da CPU, é
estipulado um tempo de processamento, cabendo a um
circuito chamado de Watch Dog Timer, supervisioná-lo.
Ocorrendo a ultrapassagem deste tempo máximo, o
funcionamento da CPU, será interrompido, sendo assumido
um estado de erro.
Depois de falhar, o CLP geralmente requer a
intervenção do operador para voltar a operar.
A maioria dos CLPs possui programa operacional 
com diagnóstico de falhas.
Método de Processamento
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Funcionamento dos CLPs
O termo varredura ou scan, é usado para dar um
nome a um ciclo completo de operação (loop). O tempo
gasto para a execução do ciclo completo é chamado
Tempo de Varredura, e depende do tamanho do programa
do usuário e da quantidade de pontos de entrada e saída.
Ciclo de Varredura ou Scan
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Funcionamento dos CLPs
Ciclo de Varredura (Scan)
Inicio do ciclo
Lê as Entradas
Escreve na memória 
imagem de entrada
Executa o programa
do usuário
Processa pedidos 
de comunicação
Faz diagnostico da 
CPU
Escreve na memória 
imagem de saída
Atualiza as saídas
1
3
L
O
O
P
Scan:
É o tempo que a 
CPU demora para 
executar 
um ciclo de
varredura.
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Funcionamento dos CLPs
Todos componentes do sistema CLP são utilizados 
durante o ciclo de operação, que consiste de uma série de 
operações, realizadas de forma sequencial e repetida. Os 
elementos principais de um ciclo de operação são 
representados na figura abaixo:
Ciclo de Varredura (Scan)
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Funcionamento dos CLPs
1 - Varredura das entradas. É o tempo necessário para que
o controlador varra e leia todos os dados de entrada, isto é,
examine os dispositivos externos de entrada quanto à
presença ou ausência de tensão. O estado das entradas é
armazenado temporariamente em uma região da memória
denominada “tabela imagem de entrada”.
Ciclo de Varredura (Scan)
Prof. Msc. André Henrique dos Santos72
Funcionamento dos CLPs
1 - Varredura das entradas.
Ciclo de Varredura (Scan)
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Funcionamento dos CLPs
2 - Varredura do Programa. É o tempo necessário para que 
o controlador execute as instruções do programa. Durante 
a varredura do programa, o CLP examina as instruções no 
programa ladder, usa o estado das entradas armazenado 
na tabela imagem de entrada e determina se uma saída 
será ou não energizada. O estado resultante das saídas é 
armazenado em uma região da memória denominada 
“tabela imagem de saída”.
Ciclo de Varredura (Scan)
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Funcionamento dos CLPs
2 - Varredura do Programa.
Ciclo de Varredura (Scan)
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Funcionamento dos CLPs
3 - Varredura das saídas. É o tempo necessário para que o 
controlador varra e escreva todos os dados de saída. 
Baseado nos dados da tabela imagem de saída, o CLP 
energiza ou desenergiza seus circuito de saída que 
exercem controle sobre dispositivos externos.
Ciclo de Varredura (Scan)
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Funcionamento dos CLPs
3 - Varredura das saídas. 
Ciclo de Varredura (Scan)
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Funcionamento dos CLPs
4 - Comunicação. É o momento do ciclo de operação no
qual a comunicação se realiza com outros dispositivos, tais
como um terminal portátil de programação, um computador,
entre CLPs através de uma rede.
Ciclo de Varredura (Scan)
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Funcionamento dos CLPs
5 - Housekeeping / overhead. É o tempo gasto no 
gerenciamento da memória e na atualização dos 
temporizadores e registros internos.
Visão Geral
Ciclo de Varredura (Scan)
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Funcionamento dos CLPs
Modos de Operação
Normalmente o usuário, poderá dispor dos seguintes 
modos de operação:
1. Modo Programação - PROG
O modo programação permite que o usuário altere a 
memória do processador da seguinte forma:
 acrescentando novos dados e/ou instruções;
 alterando as informações já gravadas na memória;
 apagando informações previamente gravadas.
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Funcionamento dos CLPs
As operações, executadas quando o sistema 
programador se encontra no modo programação, podem 
ocorrer de duas formas:
PROG - Off-line
Neste modo de programação, o CLP poderá estar ou não
em operação, pois o programa que estiver sendo
desenvolvido no sistema de programação não será
transferido para o CLP durante o seu desenvolvimento.
Este modo de programação é o mais seguro, pois o
programa só será transferido para o CLP quando o mesmo
estiver parado.
Modos de Operação
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Funcionamento dos CLPs
PROG - On-line
O modo de programação on-line permite que se alterem
dados e/ou instruções na memória do processador, com o
CLP em operação. Portanto, qualquer alteração efetuada
no programa será executada imediatamente pelo
processador.
Modos de Operação
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Funcionamento dos CLPs
2. Modo Execução - RUN
Neste modo o controlador “varre/executa” o
programa ladder, monitora dispositivos de entrada e saída
e ativa os pontos forçados de E/S habilitados. Nessa
posição é impedido a edição de um programa direto (on-
line), ou seja impede a utilização de um dispositivo de
interface programador.
Modos de Operação
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Funcionamento dos CLPs
3. Modo Remoto - REM
Coloca o processador no modo de Execução Remota,
Programa Remoto ou Teste Remoto.
Nessa posição, permite a mudança do modo do
processador para um disposistivo de interface
programador.
É possível desenvolver a edição de programa on-line nesse
modo de operação.
Modos de Operação
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Funcionamento dos CLPs
Modos de Operação
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Funcionamento dos CLPs
Os endereços são compostos de caracteres alfanuméricos 
separados por delimitadores. Os delimitadores incluem os 
dois pontos, o ponto, e a barra.
Os arquivos de Saída e Entrada possuem elementos de 1 
palavra (informação de 16 bits), onde cada elemento é 
especificado pelo número de slot e palavra.
Os Temporizadores e Contadores possuem três elementos 
de palavra.
Os arquivos de Status, Bit e Inteiro possuem elementos de 
1 palavra.
Endereçamento de Entradas e Saídas
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Funcionamento dos CLPs
Quando programamos o CLP temos que informar à 
CPU aonde fisicamente (no CLP ) estão conectados os 
dispositivos de campo para que a mesma possa receber ou 
enviar sinais elétricos para eles.
Cada ponto de conexão das Entradas e Saídas do 
CLP recebe um nome especial, que chamamos de 
Endereço, este deve ser utilizado pelo usuário na 
programação da CPU. Este endereço depende do CLP 
que estamos utilizando.
Endereçamento de Entradas e Saídas
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Funcionamento dos CLPs
Exemplos:
Endereçamento de Entradas e SaídasWEG(TPW-03)
X0 Y0 M0I:0/0 O:0/0
Allen-Bradley(RSLogix500)
B3:0/0
T4:0 C5:0
Allen-Bradley(RSLogix500)
N7:0
WEG(TPW-03)
T0 C0 S0
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Funcionamento dos CLPs
Exemplos:
Endereçamento de Entradas e Saídas
I:0/0 O:0/0
ALLEN-BRADLEY (RSLOGIX500)
B3:0/0
Input
Word
Bit
Output
Word
Bit
Binary
Word
Bit
Entrada Saída Memória Interna
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Funcionamento dos CLPs
Exemplos:
Endereçamento de Entradas e Saídas
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Funcionamento dos CLPs
Exemplos:
Endereçamento de Entradas e Saídas
Digita-se I:0/0
0
Aparece
I:0 Endereço
N.° do bit
0
out
I:0 O:0
0
0
I:0
0
O:0
out
I:0 B3:0
0
0
I:0
0
B3:0
0
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Arquitetura de CLPs
A arquitetura de um CLP está ligada a maneira como 
os módulos de I/O estão ligados a CPU. A arquitetura, 
também chamada de configuração, representa a disposição 
como estão conectados os diversos módulos de I/O, 
podendo ser classificada como:
 Configuração local
 Configuração remota
 Configuração em rede
Modelos de Arquiteturas
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Arquitetura de CLPs
Entende-se como configuração local aquela em 
que os módulos I/O estão montados no mesmo rack da 
CPU ou a no máximo 15 metros de distância do mesmo.
Modelos de Arquiteturas
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Arquitetura de CLPs
Entende-se como configuração remota aquela em 
que os módulos I/O estão montados fora do rack da CPU 
em distâncias acima de 15 metros. Para tal finalidade são 
necessários módulos especiais para interligação de racks 
remotos. A distância máxima para este tipo de configuração 
gira em torno de 200 a 3600 metros.
Modelos de Arquiteturas
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Arquitetura de CLPs
Configuração remota
Modelos de Arquiteturas
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Arquitetura de CLPs
Entende-se como configuração em rede aquela em 
que diversas CPU’s os módulos I/O estão montados fora do 
rack da CPU em distâncias acima de 15 metros. Para tal 
finalidade são necessários módulos especiais para 
interligação de racks remotos. A distância máxima para 
este tipo de configuração gira em torno de 200 a 3600 
metros.
Modelos de Arquiteturas
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Arquitetura de CLPs
Configuração em rede
Modelos de Arquiteturas
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Arquitetura de CLPs
Vários critérios são utilizados para classificar um 
CLP como micro, pequeno, médio ou grande, entre eles: 
funcionalidade, número de entradas e saídas, custo e 
dimensões físicas.
Tipos de CLPs
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Arquitetura de CLPs
Os CLPs podem ser de Estrutura Fixa (Compacto) 
ou Estrutura Modular.
 Estrutura Fixa. São unidades que já incluem o 
processador, a fonte de alimentação e as E/S reunidas 
em um só bloco.
 Estrutura Modular. É aquele que tem componentes 
separados, porém interligados e podem ser expandidos 
com o acréscimo de mais módulos de E/S no chassi.
Tipos de CLPs
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Arquitetura de CLPs
Estrutura Fixa
Estrutura Modular
Tipos de CLPs
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Programação
Um programa é uma série de instruções ou
comandos que o usuário desenvolve para fazer com que o
CLP execute determinadas ações. Uma linguagem de
programação estabelece regras para combinar as
instruções de forma que gerem as ações desejadas.
Normalmente podemos programar um controlador
programável através de um software que possibilita a sua
apresentação ao usuário em cinco formas diferentes:
 IL (Instruction List) – Lista de Instruções
 ST(Structured Text) – Texto Estruturado
 LD(Diagram Ladder) – Diagrama de contatos
 FBD(Function Block Diagram) – Diagrama de Blocos Lógicos
 SFC(Sequencial Flow Chart) – Sequenciamento Gráfico de Funções
Linguagens de Programação
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Programação
Linguagens de Programação
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Programação
Diagrama de Contatos
Esta forma de programação, também é conhecida 
como: Diagrama de relés; diagrama escada ou diagrama 
“ladder”.
Esta forma gráfica de apresentação está muito 
próxima a normalmente usada em diagrama elétricos.
Linguagens de Programação
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Programação
Diagrama de Blocos Lógicos (FBD)
Mesma linguagem utilizada em lógica digital, onde 
sua representação gráfica é feita através das chamadas 
portas lógicas.
Linguagens de Programação
Prof. Msc. André Henrique dos Santos104
Programação
Mapa de Função Sequencial (SFC) - GRAFCET
Trata-se de uma representação gráfica de passos, ações e 
transições interconectadas.
Linguagens de Programação
Prof. Msc. André Henrique dos Santos105
Programação
Lista de Instruções (IL)
Linguagem semelhante à utilizada na elaboração de 
programas para computadores. Considerada linguagem de 
baixo nível.
0 LD X000
1 OR Y005
2 ANI X001
3 OUT Y005
Linguagens de Programação
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Programação
Texto Estruturado (ST)
Linguagem baseada em texto, de alto nível, como 
BASIC, C , C++.
Linguagens de Programação
Prof. Msc. André Henrique dos Santos107
Programação
Vamos comparar um hard-logic (programação 
através de fios - comando) e o softlogic (programação 
através de software – ladder).
Linguagem Ladder
Prof. Msc. André Henrique dos Santos108
Programação
Diagrama Ladder
Linguagens de Programação
Prof. Msc. André Henrique dos Santos109
Programação
Diagrama Ladder
A ativação das bobinas de saída depende da
habilitação de todas as linhas horizontais, que por sua vez
depende da afirmação (verdadeiro) dos contatos à sua
esquerda.
Linguagem Ladder
Alimentação + Alimentação -
BobinaContato NF
Contato NA
out
Fluxo virtual de corrente
Estrutura de um Degrau (rung) do diagrama ladderProf. Msc. André Henrique dos Santos110
Programação
Diagrama Ladder
Linguagem Ladder
A complete closed path is 
referred to as having logical 
continuity.
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Programação
Diagrama Ladder
Linguagem Ladder
Fabricante Contato Normalmente 
Aberto (NA)
Contato normalmente 
fechado(NF)
IEC 61131-3
Allen-Bradley(RocKwell)
Siemens(step7)
GE fanuc
Prof. Msc. André Henrique dos Santos112
Programação
Diagrama Ladder
Linguagem Ladder
Fabricante Bobina de Saída
Bobina de Saída 
Negada
IEC 61131-3
Allen-Bradley(RocKwell) Inexistente
Siemens (step7) Inexistente
GE fanuc
( )
( )
( )
( )
( )
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Programação
A partir de agora teremos informações gerais sobre 
as Instruções Básicas e explicações de como elas 
funcionam. Cada uma dessas Instruções Básicas inclui 
informações como:
 Simbologia
 Utilização da Instrução
Programação do CLP em Ladder
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Programação
Instruções de Bit
As instruções de Bit são as seguintes:
 Examine If Closed (XIC)
 Examine If Open (XIO)
 Output Energized (OTE)
 Output Latch (OTL)
 Output Unlatch (OTU)
 One Shot Rising (OSR)
 One Shot Falling (OSF)
Programação do CLP em Ladder
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Programação
Instruções de Bit
 Examine se Fechado (XIC)
Formato da Instrução XIC
Esta instrução confirma a entrada do CLP, ou seja,
se a entrada do CLP for verdadeira (1) esta instrução
também será verdadeira (1), se a entrada do CLP, for
falsa(0) esta instrução também será falsa (0).
Programação do CLP em Ladder
Prof. Msc. André Henrique dos Santos116
Programação
Instruções de Bit
 Examine se Fechado
Programação do CLP em Ladder
Associated with each XIC instruction 
is a memory bit linked to the status of 
an input device or an internal logical 
condition in a rung.
Prof. Msc. André Henrique dos Santos117
Programação
Instruções de Bit
 Examine se FechadoProgramação do CLP em Ladder
Prof. Msc. André Henrique dos Santos118
Programação
Instruções de Bit
 Examine se Fechado
Programação do CLP em Ladder
Prof. Msc. André Henrique dos Santos119
Programação
Instruções de Bit
 Examine se Aberto (XIO)
Formato da Instrução XIO
Esta instrução, nega a entrada do CLP, ou seja, se a
entrada do CLP for verdadeira (1) esta instrução será falsa
(0), se a entrada do CLP, for falsa (0) esta instrução será
verdadeira (1).
Programação do CLP em Ladder
Prof. Msc. André Henrique dos Santos120
Programação
Instruções de Bit
 Examine se Aberto
Programação do CLP em Ladder
Prof. Msc. André Henrique dos Santos121
Programação
Instruções de Bit
 Examine se Aberto
Programação do CLP em Ladder
Prof. Msc. André Henrique dos Santos122
Programação
Instruções de Bit
 Saída Energizada (OTE)
Formato da Instrução OTE
Esta instrução será verdadeira (1) se toda a linha
que a antecede for verdadeira (1).
A instrução OTE é não-retentiva, ou seja, se a toda
a linha que a antecede se tornar falsa (0), a instrução OTE
também será falsa.
Programação do CLP em Ladder
Prof. Msc. André Henrique dos Santos123
Programação
Instruções de Bit
 Saída Energizada (OTE)
Prof. Msc. André Henrique dos Santos124
Programação
Ação do dispositivo de campo e do bit do CLP
Prof. Msc. André Henrique dos Santos125