AI-4 1 - PLCs

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Controladores Lógicos Programáveis
Automação Industrial - 2021.3
Prof. Ilan Sousa Correa
Universidade Federal do Pará (UFPA)
Instituto de Tecnologia (ITEC)
Faculdade de Eng. da Computação e Telecomunicações (FCT)
Controladores Lógicos Programáveis
Introdução, Componentes dos CLPs, Ciclo de operação, Linguagens 
de programação; CLPs comerciais; Simuladores/Programadores de 
CLP
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UFPA/ITEC/FCT
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Controladores Lógicos Programáveis
Introdução
● Desvantagem da lógica de contatos ⇒ grandes componentes que ocupam muito espaço
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Contator industrial Temporizador Relé térmico
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Controladores Lógicos Programáveis
Introdução
● Desvantagem da lógica de contatos ⇒ grandes componentes que ocupam muito espaço
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Exemplo da aula 
anterior ⇒ controle de 
nível de reservatório 
com bomba
2 contatores
1 Temporizador
1 Relé térmico
Fiação para 
interconexão dos 
componentes
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Controladores Lógicos Programáveis
Introdução
● PLCs
○ Controladores lógicos programáveis também chamados PLCs (do inglês programmable logic controller)
○ São dispositivos eletrônicos que controlam máquinas e processos
○ Composição 
■ memória para armazenamento de dados e de instruções para execução de funções específicas 
■ Circuitos de interfaceamento com sensores e atuadores
■ Processador
■ Recurso de comunicação em rede
○ Funções
■ Controle de energização/desernergização, temporização, contagem, sequenciamento, operações matemáticas e 
manipulação de dados
○ Redução de custos
■ Materiais, mão-de-obra, instalação, localização de falhas, espaço, programável ⇒ flexibilidade
● Histórico
○ Surgidos aproximadamente na década de 70 
○ Substitutos da lógica de relés por serem mais robustos e mais confiáveis
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Controladores Lógicos Programáveis
Introdução
● Considera-se que CLPs podem ser mais viáveis economicamente em sistemas que exigem mais de três relés, 
consideram o preço de um CLP de baixo custo
● Benefícios do uso dos CLPs
○ Confiabilidade: depois de escrito e depurado, um programa pode ser transferido e armazenado em vários CLPs. 
Redução no tempo de programação e aumento da confiabilidade. Minimização de problemas pela fiação.
○ Flexibilidade: Qualquer mudança lógica pode ser feita sem a aquisição de componentes adicionais ou instalações 
elétricas
○ Funções avançadas: Executam lógica de contatos convencional além de funções avançadas e manipulam dados 
complexos.
○ Comunicações: Presença de interfaces de comunicação em rede para troca de dados com outros CLPs e centrais de 
controle. Comunicação via internet. Sincronização de processos, etc.
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Introdução
● Características gerais dos PLCs atuais
○ Considera-se que CLPs podem ser mais viáveis economicamente em sistemas que exigem mais de três relés, consideram 
o preço de um CLP de baixo custo
● Benefícios do uso dos CLPs
○ Velocidade: modelos comuns de CLPs possuem capacidade de contar e responder a uma taxa aproximada de 2000 a 
6000 pulsos por segundo. São indicados para aplicações de contagem e controle de eventos rápidos. Passagem de um 
grande número de produtos.
○ Diagnóstico: Capacidade de localização de falhas dos dispositivos de programação para que os usuários localizem e 
corrijam rapidamente os problemas de software e hardware.
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Introdução
● Características técnicas dos PLCs atuais
○ Realização de instruções de lógicas de relé
■ Examinar se energizado (contatos NA)
■ Examinar se desernergizado (contato NF)
■ Energizar saída (bobina)
■ Energizar saída com retenção
■ Monoestável sensível à borda de subida
○ Temporizador
■ Atraso na energização
■ Atraso na desenergização
■ Temporizador retentivo
○ Contadores crescentes e decrescentes
○ Contadores de alta velocidade
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Introdução
● Características técnicas dos PLCs atuais
○ Realização de operações matemáticas
■ Adição, subtração, divisão, multiplicação, atribuição de zero, raiz quadrada, integral, derivada
○ Realização de instruções lógicas
■ AND, OR, XO, NOT
○ Realização de comparação
■ =, ≠,≤, ≥, <, >
■ Limite
○ Realizar movimentação de dados
■ Movimentação, movimentação com máscara
■ FIFO, LIFO (first-in-first-out, last-in-first-out)
■ Conversão BCD ⇐ ⇒ binário
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Introdução
● Características técnicas dos PLCs atuais
○ Realização de aplicações específicas de aplicação
■ Sequenciamento
■ Deslocamento de bits
○ Realizar fluxo de programa
■ Sub-rotina
■ Entradas e saídas com máscara
■ Temporização selecionável e saltos
● Aplicações
○ Os CLPs são ideais para controlar máquinas e processos discretos e independentes. 
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Componentes dos CLPs
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Componentes dos CLPs
● Todos os CLPs usam os mesmos componentes básicos e são estruturados de forma similar. Consistem em:
○ Entradas
○ Saídas
○ Unidade central de processamento (CPU - central 
processing unit)
○ Memória de programa e memória de 
armazenamento de dados
○ Alimentação
○ Interface de programação
○ Dispositivos de programação
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Componentes dos CLPs
● Todos os CLPs usam os mesmos componentes básicos e são estruturados de forma similar. Consistem em:
○ Entradas
○ Saídas
○ Unidade central de processamento (CPU - central 
processing unit)
○ Memória de programa e memória de 
armazenamento de dados
○ Alimentação
○ Interface de programação
○ Dispositivos de programação
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Componentes dos CLPs
● Todos os CLPs usam os mesmos componentes básicos e são estruturados de forma similar. Consistem em:
○ Entradas
○ Saídas
○ Unidade central de processamento (CPU - central 
processing unit)
○ Memória de programa e memória de 
armazenamento de dados
○ Alimentação
○ Interface de programação
○ Dispositivos de programação
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Componentes dos CLPs
● Todos os CLPs usam os mesmos componentes básicos e são estruturados de forma similar. Consistem em:
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Componentes dos CLPs
● Entradas:
○ Interface pela qual os dispositivos de campo são conectados ao CLP
○ Fontes de entrada: botões , chaves (limite, sensores, seletoras, proximidade, fotoelétrico)
○ Digitais
■ Ligado/desligado
■ Exemplos: sensores de fim de curso, botoeiras, relés, etc
○ Analógicos
■ Um determinado número de níveis elétricos em geral potência de 2
■ Utiliza um conversor analógico-digital (AD)
■ Exemplos: sensores de temperatura, proximidade (sem circuito para conversão em modo de chave)
■ Sinais de tensão ou corrente em um determinada faixa (2 a 20 mA, 0 a 10V)
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Componentes dos CLPs
● Entradas:
○ Conexões preparadas para sinais elétricos de 127 Vca ou 24 Vcc
○ Internamente convertidos para 5 Vcc ⇒ tensão de trabalho dos componentes internos
○ Isolamento elétrico entre a entrada e os sinais elétricos do PLC ⇒ optoacoplador
○ Filtragem dos dados de entrada para evitar flutuações
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Componentesdos CLPs
● Entradas:
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Interfaceamento com entradas do CLP 
com linhas isoladas
Interfaceamento com entradas do CLP 
com linhas comuns
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Componentes dos CLPs
● Entradas:
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Entrada analógica com um 
único ADC para redução de 
custos
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Componentes dos CLPs
● Saídas:
○ Conexão com dispositivos como solenóides, relés, contadores, partida de motores, luzes indicadoras, válvulas, alarmes
○ Circuitos de saída funcionam de maneira similar (lógica inversa) aos circuitos de entrada
○ Digitais
■ Ligado, desligado
○ Analógicas
■ Conversores Digital-Analógico (DA)
■ Sinais de tensão ou corrente em um determinada faixa (2 a 20 mA,
 0 a 10V)
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Componentes dos CLPs
● Saídas:
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Componentes dos CLPs
● Unidade central de processamento:
○ Responsável pelo armazenamento e execução do programa
○ Recebe os dados de entrada e realiza as operações lógicas e instruções do programa
○ Componentes
■ Processador, memória de programa (não-volátil), memória de dados, relógio de tempo real, temporizadores
○ Memória: ROM, RAM, EPROM
● Dispositivo de programação/comunicação
○ Dispositivo ou interface do PLC que permite salvar um determinado programa
○ Monitoramento do programa em execução
○ Alguns CLPs permitem simulação do programa
● Fonte de alimentação
○ Alimentação dos componentes internos
○ Robustas, projetadas para operar com rede elétrica variando de 10 a 15%
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Componentes dos CLPs
● PLC modular
○ PLCs em geral são construídos de forma que não podem ser expandidos, mas há modelos que permitem expansão
○ PLCs modulares são compostos de subunidades montadas em uma base comum
■ Módulos: alimentação, entrada, saída, memória
■ Utilizam um barramento para comunicação entre os módulos
■ Permite a criação de um PLC que atende exatamente as necessidade de uma determinada aplicação
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Componentes dos CLPs
● PLC modular
○ PLCs em geral são construídos de forma que não podem ser expandidos, mas há modelos que permitem expansão
○ PLCs modulares são compostos de subunidades montadas em uma base comum
■ Módulos: alimentação, entrada, saída, memória
■ Utilizam um barramento para comunicação entre os módulos
■ Permite a criação de um PLC que atende exatamente as necessidade de uma determinada aplicação
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Componentes dos CLPs
● Interface de operação de um PLC básico
○ Possui um painel frontal com uma série de luzes que 
fornecem informações referentes à alimentação, 
operação, falha e estado de E/S
○ Comunicação com o CLP inclui botões
○ Display
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Controladores Lógicos Programáveis
Ciclo de operação
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Ciclo de operação
● O CLP lê ciclicamente as entradas, transferindo-as para uma memória imagem, que recebe em cada endereço 
correspondente o valor 0 ou 1 (entradas digitais) ou valor numérico (entradas analógicas)
● Com os dados de entrada, o CLP processa os dados e gera uma memória imagem de saída (digital ou 
analógica)
● Questões de temporização, como o tempo de varredura ou tempo de um ciclo 
Completo determinarão a capacidade de resposta de um CLP
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Linguagens de programação
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Linguagens de programação
● Programa: série de instruções ou comandos que o usuário desenvolve para fazer o CLP executar ações
● Há várias linguagens de programação, sendo a linguagem ladder uma das mais utilizadas
○ Representa em forma textual um diagrama elétrico. É uma adaptação do diagrama elétrico de modo que, mesmo 
pessoas que não estão familiarizados com a linguagem, conseguem entender e aprender facilmente. Representa como a 
corrente elétrica circula pelos dispositivos no circuito elétrico.
○ Outras linguagens: Basic, C, Lógica booleana ⇒ Adequadas para aplicações que requerem cálculos e rotinas
○ Pode haver versões específicas de um determinados fabricantes ⇒ sub-conjunto ladder ou extensão do ladder.
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Linguagens de programação
● Diagramas elétricos ladder x programação ladder
○ Exemplo de um diagrama elétrico com dois botões (partida e parada).
■ NA e NF para indicar botões
○ A representação em linguagem é bastante semelhante
■ ] [ ⇒ NA ]/[ ⇒ NF
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Diagrama elétrico Diagrama ladder
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Linguagens de programação
● Instruções em linguagem de programação ladder ⇒ Instruções básicas
● Mais frequentemente utilizadas são NA, NF e energização de saída
● Algumas instruções básicas são mostradas nas tabelas
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Símbolo em modo 
texto
Descrição
---------] [---------
---------[ ]---------
Contato NA
Função Sim
---------]\[---------
---------[\]---------
Contato NF
Função Não
---------( )--------- Bobina normalmente 
inativa
---------(\)--------- Bobina normalmente 
ativa
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Linguagens de programação
● Instruções em linguagem de programação ladder ⇒ Instruções básicas
● Combinação de instruções - funções lógicas
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Controladores Lógicos Programáveis
Linguagens de programação
● Instruções em linguagem de programação ladder ⇒ Instruções avançadas
● Outras aplicações podem exigir instruções mais poderosas
● Exemplo: contadores, temporizadores, sequenciadores, operações matemáticas, comparação
○ São normalmente representada em forma de blocos funcionais que são inseridos na linha do programa
○ Podem ser instruções de condição, temporização, contagem
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Linguagens de programação
● Programas exemplo
○ Partida com botões “partida” e “parada”
○ Partida e reversão de um motor elétrico ⇒ 
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Linguagens de programação
● Programas exemplo
○ Temporização na energização
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Linguagens de programação
● Linha 0: Essa é a linha de partida/parada. O bit interno B3/0 é 
energizado quando o botão de partida I/1 for pressionado.
● Linha 1: Essa linha contém um temporizador na energização cujo 
endereço é T4:0. Com a instrução de energização da Linha 0, o 
temporizador começa a marcação de tempo. O Time Base significa que 
o contador contará o tempo em incrementos de 1 segundo. O 
temporizador terminará de contar após um período de 10 incrementos 
(Preset). Após o tempo, o bit T4:0/DN referente ao tempo executado na 
linha 2, ficará energizado. Se a linha 1 ficar desernergizada (B3/0 
desenergizado), o temporizador é zerado.
Pode ser possível mudar a base de tempo Time Base (0.01, 0.1, 1 
segundo).
Accum corresponde ao valor atualmente contado (número de 
incrementos)
● Linha 2: Esta é a linha que controla o endereço de saída O/0. Se o 
temporizador marcou 10 segundos (bit T4:0DN energizado), a saída O/0 
ficará energizada.
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Programas exemplo
Temporização na energização
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Linguagens de programação
● Programas exemplo
○ Temporização na desenergização
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Controladores Lógicos Programáveis
Linguagens de programação
● Linha 0: Controla a saída O/0. A instrução NF T4:0/DN 
em série nesta linha desenergiza o solenóide em O/0 ao 
final da contagem.
● Linha 1: Temporizador desenergizado T4:0. A saída O/0 
na linha 0 energiza o temporizador. 
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Programas exemplo
Temporização na desenergização
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Controladores Lógicos Programáveis
Linguagens de programação
● Programas exemplo
○ Contagem crescente/decrescente
○ Um sistema de controle de movimentação de peças utiliza um 
contador crescente/decrescente para evitar a formação de gargalo na 
linha de escoamento de um determinado produto. O processo P1 
ocorre à velocidade maior que o processo P2, por isso é necessário 
que a cada determinado número de peças que cheguem à P2, o P1 
seja travado, só reiniciando quando a última peça de P2 tenha sido 
recolhida
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Linguagens de programação
● Programas exemplo
● Linha 0: contém instrução de contagem crescente utilizando o 
contado no endereço C5:0. Cada vez que P1 for ativado pela 
presença de uma peça, a entrada E1 mudará de 0 para 1, e o 
contador aumentará uma unidade em sua contagem.
● Linha 1: contagem decrescente. Utiliza o mesmo contador da 
linha 0 C5:0. P2 indica que uma operação de decremento deve ser 
realizada.
● Linha 2: Saída S1. Quando a contagem alcança o valor 
configurado, o bit C5:0/DN torna-se zero, desenergizando a saída 
S1
● Linha 3: Linha de rearme. Quando a instrução da condição E3 é 
energizada, o valor acumulado do contador é zerado, reiniciando 
P1.
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Contagem crescente/decrescente
Controladores Lógicos Programáveis
CLPs comerciais
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CLPs comerciais
● Dexter - Controlador Lógico Programável µDX100 Plus
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Recursos
● 4 Entrada e 4 Saídas digitais (relé de contato seco de 10A)
● Programável através de computador
● Expansão de E/S para até 36 com periférico de expansão 
com 8 E/S cada
● Suporta 256 blocos, 192 nodos e 64 variáveis.
● Possui software para programação que também é 
simulador e permite monitoramento
● Permite conexão a 14 controladores (rede DXNET). A rede 
é multi-mestre com topologia em barramento ⇒ todos 
os dispositivos na rede podem iniciar comunicação e 
recebem simultaneamente as mensagens.
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CLPs comerciais
● Dexter - Controlador Lógico Programável µDX100 Plus
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Módulo de expansão
Módulo de expansão - recursos
● 8 E/S
● Entradas da expansão opto-acopladas, 
permitindo ligação direta à rede elétrica (127 
ou 220 VAC)
● Saídas da expansão utilizam relés (iguais aos 
utilizados no μDX), com capacidade até 10 A 
(carga resistiva)
● Conectada ao μDX através de um cabo flat de 
10 vias, fornecido juntamente com o 
equipamento.
● Energia elétrica é fornecida pelo μDX. A fonte 
do μDX está dimensionada para este consumo 
adicional
UFPA/ITEC/FCT
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CLPs comerciais
● Dexter - Controlador Lógico Programável µDX100 Plus
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Módulo de expansão - recursos
● 8 E/S
● Entradas da expansão opto-acopladas, 
permitindo ligação direta à rede elétrica (127 
ou 220 VAC)
● Saídas da expansão utilizam relés (iguais aos 
utilizados no μDX), com capacidade até 10 A 
(carga resistiva)
● Conectada ao μDX através de um cabo flat de 
10 vias, fornecido juntamente com o 
equipamento.
● Energia elétrica é fornecida pelo μDX. A fonte 
do μDX está dimensionada para este consumo 
adicional
UFPA/ITEC/FCT
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CLPs comerciais
● Dexter - Controlador Lógico Programável µDX100 Plus
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Módulo de expansão - recursos
● 8 E/S
● Entradas da expansão opto-acopladas, 
permitindo ligação direta à rede elétrica (127 
ou 220 VAC)
● Saídas da expansão utilizam relés (iguais aos 
utilizados no μDX), com capacidade até 10 A 
(carga resistiva)
● Conectada ao μDX através de um cabo flat de 
10 vias, fornecido juntamente com o 
equipamento.
● Energia elétrica é fornecida pelo μDX. A fonte 
do μDX está dimensionada para este consumo 
adicional
UFPA/ITEC/FCT
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CLPs comerciais
● Dexter - Controlador Lógico Programável µDX100 Plus
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Módulo de expansão - recursos
● 8 E/S
● Entradas da expansão opto-acopladas, 
permitindo ligação direta à rede elétrica (127 
ou 220 VAC)
● Saídas da expansão utilizam relés (iguais aos 
utilizados no μDX), com capacidade até 10 A 
(carga resistiva)
● Conectada ao μDX através de um cabo flat de 
10 vias, fornecido juntamente com o 
equipamento.
● Energia elétrica é fornecida pelo μDX. A fonte 
do μDX está dimensionada para este consumo 
adicional
Módulo conversor AD
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CLPs comerciais
● Dexter - Controlador Lógico Programável µDX100 Plus
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Módulo de expansão - recursos
● 8 E/S
● Entradas da expansão opto-acopladas, 
permitindo ligação direta à rede elétrica (127 
ou 220 VAC)
● Saídas da expansão utilizam relés (iguais aos 
utilizados no μDX), com capacidade até 10 A 
(carga resistiva)
● Conectada ao μDX através de um cabo flat de 
10 vias, fornecido juntamente com o 
equipamento.
● Energia elétrica é fornecida pelo μDX. A fonte 
do μDX está dimensionada para este consumo 
adicional
Módulo conversor DA
UFPA/ITEC/FCT
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CLPs comerciais
● Dexter - Controlador Lógico Programável µDX100 Plus
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UFPA/ITEC/FCT
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Controladores Lógicos Programáveis
CLPs comerciais
● BX-DM1E-18ED13
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Recursos
● 120-240 VAC, 
● Portas ethernet e serial, microSD card, 
● Entradas digitais: 10-point, AC/DC,
● Analog Input: 1-channel, current/voltage, 
● Discrete Output: 8-point, sinking, 
● Analog Output: 1-channel, current/voltage.
Controladores Lógicos Programáveis
Simuladores/Programadores de CLP
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Simuladores/Programadores de CLP
● Dexter PG
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Simuladores/Programadores de CLP
● Do-more Designer: https://support.automationdirect.com/products/domore.html
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Interface do simulador Interface de programaçao
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Simuladores/Programadores de CLP
● Do-more Designer: https://support.automationdirect.com/products/domore.html
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Dúvidas?
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