PLC

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER 
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA 
DISCIPLINA DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL E ROBÓTICA 
 
 
 
PLC (CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL) 
 
 
 
ALUNOS: EDUARDO CONCEIÇÃO DOS SANTOS 
PROFESSOR: RAFAEL VILAS BOAS 
 
 
 
 
RIBEIRÃO PRETO – SP 
2020 
 
 
SUMÁRIO 
 
RESUMO .................................................................................................................... i 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 4 
 1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ...................................................................... 4 
 1.2 OBJETIVOS ...................................................................................................... 5 
2 METODOLOGIA ............................................................................................... 6 
3 RESULTADOS .................................................................................................... 8 
4 CONCLUSÃO .................................................................................................... 13 
5 REFERÊNCIAS ................................................................................................. 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
 A automação industrial é peça fundamental nos processos produtivos industriais. 
Ganhando cada vez mais espaço no mercado de trabalho, e atraindo muitos jovens a 
trabalhar nesta área. O profissional que souber programar diversos tipos de 
controladores lógicos programáveis de diferentes fabricantes terá sempre seu lugar em 
uma grande empresa. O profissional da área de engenharia elétrica também não pode 
ficar de fora deste mercado que não para de avançar e melhorar os processos. O CLP é 
formado por um processador (CPU) e memória para leitura e gravação. Ele desempenha 
funções de automação, controle e monitoramento. Podemos encontrar os CLPs em 
painéis elétricos de uma hidrelétrica quanto em uma usina de abastecimento de água. 
Devemos compreender como este equipamento funciona para aumentar nosso 
conhecimento. 
 
Palavras-chaves: CLPs, Automação, Robótica e Controle. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
 Neste trabalho iremos aprender e mergulhar no mundo dos CLPs, um dispositivo 
de extrema relevância para o mercado e para os processos produtivos. Ele garante um 
maior controle, segurança e eficácia na sua utilização em diferentes aplicações na 
indústria. Podemos dizer, que se trata de um computador especializado destinado para 
realizar o controle e automação diminuindo os riscos do trabalho humano. Por isto, é 
dever do engenheiro saber como este equipamento funciona e quais são os tipos 
diferentes de CLPs, utilizados na indústria. Os jovens tem grande interesse na área de 
automação industrial e robótica. 
 
1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
 Vamos apresentar algumas características referentes ao Controlador Lógico 
Programável. 
 
 
Figura 1: PLC (Controlador Lógico Programável) 
Fonte: WEG, 2015. 
 
 
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 Vamos destacar alguns pontos importantes do CLP, que torna sua aplicação de 
extrema importância no mercado atual. O CLP é constituído por: 
 
● Central de Processamento de Dados; 
● Processador; 
● Memórias; 
● Fonte de alimentação; 
● Módulos de entradas; 
● Módulos de saídas; 
● Dispositivos de programação. 
 
 O CLP é um equipamento dinâmico que pode ser empregado em diversas 
aplicações. O usuário pode fazer a programação adaptando o dispositivo para 
determinada aplicação na indústria. 
 
1.2 OBJETIVOS 
 
 O objetivo central deste trabalho acadêmico é aprender como funciona um CLP. 
Ao final deste trabalho teremos uma maior compreensão em relação ao funcionamento e 
as partes que formam um CLP. Este trabalho serve como apoio para aprofundar o 
conhecimento a respeito dos CLPs que se encontram disponíveis no mercado atual. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2 METODOLOGIA 
 
 Vamos apresentar as perguntas base deste trabalho acadêmico. Com base nestas 
perguntas iremos conhecer um pouco mais sobre os CLPs. Um dispositivo que é muito 
versátil que pode ter entrada e saída tanto em formato analógico quanto digital. Suporta 
diferentes níveis de complexidade de programação. 
 
EXERCÍCIOS 
1) Realizar uma pesquisa sobre a Unidade de Entrada e Saída de um PLC e 
descrever as principais características existentes no equipamento que são 
comuns a qualquer fabricante. Abaixo segue algumas orientações para ajudar a 
pesquisa. 
a) Explique os tipos de entradas e saídas que pode ser utilizados 
(digital/analógico, relé/transistor, quantidade de pontos). 
b) Explique se é possível e como pode ser implementado o aumento de pontos 
de E/S em um PLC. 
c) O que são os módulos especiais. Dê três exemplos e explique seu 
funcionamento. 
 
2) Realizar uma pesquisa sobre o Hardware genérico de um PLC (itens de 
hardware que qualquer equipamento, independente de fabricante, precisa 
conter). Abaixo segue algumas orientações para ajudar a pesquisa. 
a) O que é e qual a importância do ciclo de scan. 
b) Qual a função do sistema operacional de um PLC. 
c) Como funciona a memória interna (capacidade, organização, retenção de 
dados). 
 
3) Realizar uma pesquisa sobre as características que envolvem a instalação de um 
PLC em um ambiente industrial. Abaixo segue algumas orientações para ajudar 
a pesquisa. 
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a) Fale sobre os critérios de escolha de um PLC. 
b) Quais as normas vigentes para a instalação deste tipo de equipamento. 
c) Fale a interface com os dispositivos de E/S. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3 RESULTADOS 
 
 Vamos apresentar os resultados obtidos nesta pesquisa acadêmica. Nosso foco é 
conhecer um pouco mais sobre as características de um PLC. 
 
EXERCÍCIOS 
1) Pesquisa sobre a Unidade de Entrada e Saída de um PLC e descrever as 
principais características existentes no equipamento que são comuns a qualquer 
fabricante. 
a) R: As entradas de um CLP são os pontos de conexão onde são ligados os 
sensores. O CLP recebe o sinal que chega do sensor. Os CLPs de grande 
porte podem ter mais de 500 pontos de entradas e saídas (Francesco 
Prudente, 2010). 
 
Exemplos de entradas digitais: 
● 24 volts CC – tipo P ou N; 
● 110 volts CA (Triac) ou 220 volts CA (Triac); 
● Encoder ou Contador rápido (5Vcc, 10Vcc ou 24Vcc). 
 
Exemplos de entradas analógicas: 
● 0 a 5V ou 0 a 10V; 
● 0 a 20mA ou 4 a 20mA; 
● PT100 ou Termopar. 
 
As saídas de um CLP são os pontos de conexão onde ocorre a ligação com 
os atuadores. 
 
Exemplos de saídas digitais: 
● 24 VCC (Transistor) – Tipo P ou N; 
● 110 VCA ou 220 VCA (Triac); 
● Relé 250 VCA. 
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Exemplos de saídas analógicas: 
● 0 a 5V ou 0 a 10V; 
● 0 a 20 mA ou 4 a 20mA. 
 
b) R: Sim, é possível. Os novos modelos de CLPs já estão sendo fabricados por 
padrão com algumas entradas para sinais digitais integradas diretamente ao 
CPU. Para realizar o aumento de pontos de E/S basta conectar diretamente 
no barramento do processador um ou mais módulos de expansão 
compatíveis com o CLP utilizado. Com está técnica conseguimos reduzir 
espaço e realizar uma simples troca do bloco ao invés do CLP, em caso de 
defeitos. O número de entradas em cada módulo de expansão pode ser de 8, 
16, 32 ou 64, separadas por um bloco com borneira (Francesco Prudente, 
2010). 
 
c) R: Os módulos especiais de entrada tem funções bastante especializadas. 
 
Exemplos de módulos especiais: 
● Módulos PWM – realiza o controle de motores CC; 
● Módulos Servomotores – função de controlar os servomotores; 
● Módulos Termopares – são sensores de temperatura que utilizam dois 
tipos diferentes de metais unidos para efetuar a leitura de acordo com a 
mudança da força eletromotrizgerada para cada temperatura ao qual 
estão submetidos, como por exemplo, o tipo J e o K; 
● Módulos de Contagem rápida – são módulos utilizados para efetuar a 
leitura de sinais chaveados (pulsos) em alta frequência (geralmente acima 
de 100 Hz); 
● Módulos de Comunicação – trabalham com equipamentos que 
necessitam de um protocolo especifico para se comunicar, como por 
exemplo, um módulo de comunicação serial (RS-232). 
 
 
 
 
 
 
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2) Pesquisa sobre o Hardware genérico de um PLC (itens de hardware que 
qualquer equipamento, independente de fabricante, precisa conter). Abaixo 
segue algumas orientações. 
a) R: O ciclo de Scan é uma rotina ciclica que o CLP realiza de maneira a ler 
todo o programa que o usuário construiu. O ciclo de Scan é a rotina interna 
que segue a seguinte sequência de 3 passos: 
 
● Primeiro: Verifica o Status das Entradas; 
● Segundo: Realiza a leitura da programação; 
● Terceiro: Realiza a atualização das saídas do CLP. 
 
O tempo de execução depende principalmente do tamanho do programa que 
será utilizado. Toda parte que envolva segurança é muito importante que 
você coloque logo no início do programa. As linhas de programação mais 
importantes devem ser colocadas no início do programa (Francesco 
Prudente, 2010). 
 
 
b) R: O sistema operacional (firmware) utilizado em um CLP é desenvolvido 
especialmente para aquele dispositivo, ou seja, é compilado com funções 
específicas de um determinado processador, o que podemos concluir que 
cada modelo de CLP tem o seu sistema operacional único. Os sistemas 
operacionais dos CLPs possuem recursos, funções e preparações lógicas para 
atender a uma linguagem específica de programação e a um conjunto restrito 
e específico de opções de hardware, que vão variar de acordo com as 
características do processo a ser controlado pelo CLP (Francesco Prudente, 
2010). 
 
 
c) R: O sistema operacional é armazenado em memórias como as ROM, 
EPROM ou EEPROM, que são memórias não voláteis (mantém o conteúdo 
mesmo sem alimentação). O programa construído pelo usuário utiliza 
memórias do tipo RAM e EEPROM. Quando for utilizado, a memória RAM, 
será necessário também o uso de baterias, já que a memória RAM é do tipo 
volátil (perde os dados quando não tem alimentação). Os modelos pequenos 
de CLPs, possuem capacidade de memória que varia entre 300 e 1.000 
instruções. Um CLP de grande capacidade de memória utiliza memórias 
entre 1 e 64 Kbytes, que pode ser expandida pela colocação de cartões de 
memória RAM ou PROM. Atualmente, também estão começando a utilizar 
memórias de circuito integrado (CI), por causa, do seu custo acessível 
(Francesco Prudente, 2010). 
 
 
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3) Realizar uma pesquisa sobre as características que envolvem a instalação de um 
PLC em um ambiente industrial. 
a) R: Os principais critérios para escolher corretamente o CLP, em seu projeto 
atual ou futuro. 
 
Critérios para escolha de um CLP: 
● Suporte técnico: Um suporte técnico que deve ter atendimento de 
qualidade e prestativo para sanar suas dúvidas; 
● Custo-benefício: Escolher um CLP de uma boa marca com um bom 
preço. Além de ter módulos de expansão adicionais; 
● Custo da ferramenta de programação: A empresa fabricante 
disponibilizar uma ferramenta gratuita ou com um preço baixo; 
● Processador: Utilizar processadores ARM com arquitetura RISC 
(conjunto de instruções reduzidas e de alta velocidade de 
processamento). O processador deve ter alto desempenho e baixo 
consumo; 
● Relógio de tempo real: Muitos processos de automação necessitam do 
relógio para precisão. Isto significa que dentro do CLP terá um circuito 
eletrônico alimentado por bateria de lítio. Mesmo faltando energia, o 
CLP estará contando o tempo; 
● Simulação do programa sem precisar conectar ao CLP: Através da 
ferramenta disponibilizada pela fabricante poder simular totalmente o 
funcionamento do programa sem necessitar conectar o CLP ao PC; 
● Portas de comunicação: Um CLP, que possa utilizar os protocolos 
MODBUS e TCP/IP por serem os mais empregados no mercado; 
● Protocolos de comunicação: Realizar a comunicação utilizando os 
protocolos comuns do mercado, por meio de protocolos de alto 
desempenho e protocolos configuráveis. Exemplos: MODBUS (RTU e 
ASCII) e MODBUS TCP; 
● Programação remota: Os CLPs com porta Ethernet tem a capacidade de 
serem programados remotamente. Este recurso é uma grande vantagem 
competitiva já que o usuário não precisa se deslocar para fazer o 
comissionamento dos sistemas distribuídos de controle; 
● Manutenção: Um CLP que tenha facilidade de manutenção em campo e 
módulos com conectores do tipo extraível, para substituição rápida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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b) R: Norma IEC 61131-3: Padronização das linguagens de programação para 
a automação industrial. Empresas do mundo inteiro que trabalham com 
automação industrial devem seguir está norma (Francesco Prudente, 2010). 
Algumas normas referentes à eletricidade e segurança: 
 
– NBR-5410: O CLP será instalado em painéis elétricos de baixa tensão e 
por este motivo deve seguir os critérios importantes desta norma; 
– NR-10: Um profissional capacitado é quem deve realizar a instalação e 
manutenção do equipamento. A segurança é primordial em serviços que 
envolvem eletricidade. 
 
 
c) R: O módulo de E/S tem duas funções principais: 
 
● Fazer a interface com o processador e a memória através do barramento 
de sistema ou do comutador central; 
● Realizar a interface com um ou mais dispositivos periféricos por ligações 
especializadas para dados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4 CONCLUSÃO 
 
 Podemos concluir que o CLP é um computador industrial que realiza 
determinadas tarefas, que são programadas pelo seu usuário. A sua aplicação vem 
ganhando cada vez mais espaço no ambiente industrial, residencial e predial. Um 
dispositivo muito versátil que consegue desempenhar muito bem o seu papel dentro de 
uma planta. Os módulos de expansão de E/S de um CLP garantem maior possibilidade 
de outros sinais também serem enviados aos CLPs. O processador deve ser de última 
geração com arquitetura RISC, de alto desempenho e baixo consumo de energia. 
Uma característica fundamental do CLP é a precisão, o que torna este dispositivo 
muito eficaz na aplicação de sistemas de controle. A porta Ethernet possibilita que o 
CLP seja programado de forma remota, reduzindo os custos com deslocamentos. Todas 
as empresas de qualquer lugar do mundo devem utilizar a norma vigente IEC 61131-3, 
que realiza a padronização das linguagens de programação para a automação industrial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Livro: 
Prudente, Francesco. Automação Industrial. PLC: PROGRAMAÇÃO E 
INSTALAÇÃO. Editora LTC, Rio de Janeiro, 2010.