HistóriaO CLP foi idealizado pela necessidade de poder se alterar uma linha de montagem sem que tenha de fazer grandes modificações mecânicas e elétricas.
O CLP nasceu praticamente dentro da industria automobilística, especificamente na Hydronic Division da General Motors, em 1968, sob o comando do engenheiro Richard Moley e seguindo uma especificação que refletia as necessidades de muitas indústrias manufatureiras.
A idéia inicial do CLP foi de um equipamento com as seguintes características resumidas:
1. Facilidade de programação;
2. Facilidade de manutenção com conceito plug-in;
3. Alta confiabilidade;
4. Dimensões menores que painéis de Relês, para redução de custos;
5. Envio de dados para processamento centralizado;
6. Preço competitivo;
7. Expansão em módulos;
8. Mínimo de 4000 palavras na memória.
O que é um CLP?
Controlador Lógico Programável – O que você precisa saber?
Controlador Lógico Programável (CLP ou em inglês, Programmable Logic Contoller – PLC), tem a sua história desde de 1960, e ainda existem muitas empresas do ramo da industria de automação que possuem pouca experiência com eles. Quando estes começam a aprender sobre esses produtos, ou fizeram a mudança para alguma áreas que envolva aplicações com CLPs, a transição pode ter sido as vezes bastante difícil. É difícil saber exatamente aonde começar, e se você necessita, a escolha de um CLP, se torna até mais complicado para saber qual modelo e qual fabricante escolher. Para realizar esta mudança, é necessário um mínimo conhecimento do que eles são, o que fazem e qual é a correta aplicação.
O que são CLPs e como eles trabalham ?
Os CLPs, são freqüentemente definidos como miniaturas de computadores industriais que contem um hardware e um software que são utilizados para realizar as funções de controles. Um CLP consiste em duas seções básicas: a unidade central de processamento (CPU – central processing unit) e a interface de entradas e saídas do sistema. A CPU, que controla toda a atividade do CLP, pode ser dividida em processador e sistema de memória. O sistema de entradas e saídas são conectados fisicamente nos dispositivos de campo (interruptores, sensores, etc.) e provem também uma interface entre a CPU e o meio externo.
Operacionalmente, a CPU lê os dados de entradas dos dispositivos de campo através da interface de entrada, e então executa, ou realiza os controles de programa que tinham sido armazenados na memória. Os programas são normalmente realizados na linguagem Ladder, a linguagem que mais se aproxima de um esquema elétrico baseado em relês, e são colocados na memória da CPU em forma de operações. Finalmente, baseado no programa, o CLP escreve ou atualiza as saídas atuando nos dispositivos de campo. Este processo, também conhecido como um ciclo, continua na mesma seqüência sem interrupções, ou mudanças, apenas quando as mudanças são realizadas através de comandos de programa.
CLP de hoje
Como a tecnologia do CLP tem avançado, temos diferentes linguagens de programação e capacidades de comunicação e muitas outras características. O CLP de hoje, oferece ciclo de programa mais rápidos, sistema de entrada e saída mais compacto, interfaces especiais que permitem que aparelhos sejam conectados diretamente no CLP. Além de comunicar com outros sistemas de controles, eles também podem realizar funções que indiquem suas próprias falhas, como também as falhas da máquina ou do processo.
O tamanho é normalmente usado para caracterizar um CLP, e é freqüentemente uma indicação de característica e tipo para a aplicação que irá acomodar. Pequenos, os CLPs sem módulos (também conhecidos como CLPs de I/O fixos), geralmente têm menos memória e acomodam um número menor de entradas e saídas na configuração fixa. Os CLPs modular, possuem bases ou racks que permitem a instalação de múltiplos módulos de entradas e saídas, e são utilizados em aplicações mais complexas.
Quando você considerar todas essas vantagens que o CLP tem e todos os benefícios que ele oferece, é fácil perceber porque eles se tornaram um padrão nas industrias e porque irá continuar com o sucesso deles no futuro.
Qual deles é o certo para você?
Agora que você aprendeu um pouco sobre CLP e decidiu que um sistema de controle baseado em CLP é a melhor escolha. E agora?
O próximo passo é a seleção do sistema correto. Mas como fazer isto? Onde começar, já que existem muitos fabricantes e tantos modelos diferentes?
Um desenho da máquina ou do processo é um bom começo. Isto pode ajudar a identificar os dispositivos de campo físicos requeridos. A partir do desenho, você pode determinar quantos aparelhos analógicos ou discretos irá ter. Dispositivos discretos são aqueles que operam em apenas dois estados, ligado e desligado. Alguns exemplos de dispositivos discretos são botoeiras, lâmpadas, etc. Os dispositivos analógicos, tais como termopares, transdutores de pressão e outros, irão fornecer ou receber sinais com uma faixa especifica, geralmente 0-10V ou 4-20mA.
Uma vez que as localizações e os dispositivos são definidos, você pode começar o processo de escolha de um CLP que irá satisfazer os seus requisitos. Tendo as informações, os próximos passos serão seleção, desenvolvimento e instalação do seu sistema.
Podemos didaticamente dividir os CLP’s historicamente de acordo com o sistema de programação por ele utilizado:
1ª Geração: Os CLP’s de primeira geração se caracterizam pela programação intimamente ligada ao hardware do equipamento. A linguagem utilizada era o Assembly que variava de acordo com o processador utilizado no projeto do CLP, ou seja, para poder programar era necessário conhecer a eletrônica do projeto do CLP. Assim a tarefa de programação era desenvolvida por uma equipe técnica altamente qualificada, gravando-se o programa em memória EPROM, sendo realizada normalmente no laboratório junto com a construção do CLP.
2ª Geração: Aparecem as primeiras “Linguagens de Programação” não tão dependentes do hardware do equipamento, possíveis pela inclusão de um “Programa Monitor “ no CLP, o qual converte (no jargão técnico, “compila”), as instruções do programa, verifica o estado das entradas, compara com as instruções do programa do usuário e altera o estados das saídas. Os Terminais de Programação (ou maletas, como eram conhecidas) eram na verdade Programadores de Memória EPROM. As memórias depois de programadas eram colocadas no CLP para que o programa do usuário fosse executado.
3ª Geração: Os CLP’s passam a ter uma Entrada de Programação, onde um Teclado ou Programador Portátil é conectado, podendo alterar, apagar, gravar o programa do usuário, além de realizar testes (Debug) no equipamento e no programa. A estrutura física também sofre alterações sendo a tendência para os Sistemas Modulares com Bastidores ou Racks.
4ª Geração: Com a popularização e a diminuição dos preços dos microcomputadores (normalmente clones do IBM PC), os CLP’s passaram a incluir uma entrada para a comunicação serial. Com o auxílio dos microcomputadores a tarefa de programação passou a ser realizada nestes. As vantagens eram a utilização de várias representações das linguagens, possibilidade de simulações e testes, treinamento e ajuda por parte do software de programação, possibilidade de armazenamento de vários programas no micro, etc.
5ª Geração: Atualmente existe uma preocupação em padronizar protocolos de comunicação para os CLP’s, de modo a proporcionar que o equipamento de um fabricante “converse” com o equipamento outro fabricante, não só CLP’s, como Controladores de Processos, Sistemas Supervisórios, Redes Internas de Comunicação e etc., proporcionando uma integração a fim de facilitar a automação, gerenciamento e desenvolvimento de plantas industriais mais flexíveis e normalizadas, fruto da chamada Globalização. Existem Fundações Mundiais para o estabelecimento de normas e protocolos de comunicação. A grande dificuldade tem sido uma padronização por parte dos fabricantes
Linguagem ladder
A linguagem ladder, diagrama ladder ou diagrama de escada é um auxílio gráfico para programação Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) no qual as funções lógicas são representadas através de contatos e bobinas, de modo análogo a um esquema elétrico com os contatos dos transdutores e atuadores. A linguagem ladder está entre as cinco linguagens de programação dde CLPs definidas pela IEC 61131-3 : FBD (Function block diagram), LD (Ladder diagram), ST (Structured text), IL (Instruction list) e SFC (Sequential function chart).
O nome (ladder, escada em inglês) provem do fato que a disposição dos contatos e bobinas é realizada, de maneira geral, na horizontal, que lembra o formato de uma escada.
Os componentes da linguagem
Existem 3 tipos de elementos na linguagem ladder :
as entradas (ou contatos), que podem ler o valor de uma variável booleana;
as saídas (ou bobinas) que podem escrever o valor de uma variável booleana;
os blocos funcionais que permitem realizar funções avançadas.
As entradas (ou contatos)
Existem dois tipos de contatos:
O contato normalmente aberto (NA) (em inglês, NO normally open):
X
--| |--
Tal contato está fechado quando a variável booleana associada (no nosso caso X) é verdadeira, caso contrário, ele está aberto.
O contato normalmente fechado (NF) (em inglês, NC normally closed):
X
--|/|--
Tal contato está aberto quando a variável booleana associada é verdadeira, caso contrário, ele está fechado.
Os blocos funcionais
Os blocos funcionais permitem realizar operações mais complexas que a leitura ou escrita de variáveis. São exemplos de blocos funcionais os contadores, temporizadores, bobinas de set ou reset, etc.
Segue a cópia de um post que encontrei, onde contém alguns links para simuladores :
- CoDeSys – Software de programação na linguagem IEC-61131-3. Na minha opinião é o melhor para o aprendizado, pois é um ambiente extremamente profissional e muitos fabricantes (FESTO, Schneider, ABB, etc.) distribuem junto com seus equipamentos uma versão personalizada do CoDeSys. Possui ambiente de programação e simulador de PLC. E o melhor: Grátis e sem necessidade de cracks. Faça o download aqui (é necessário registrar para receber senha de acesso à área de Download. Você receberá a senha de acesso por e-mail em 2 dias… mas vale muito a pena!).
- TriLOGI – Software educacional de simulação de PLCs. Também é muito interessante e é possível fazer um teste online (internet) antes de fazer o download. Faça o donwload aqui (É necessário registrar).
- Zelio Soft – Software de Programação do MicroPLC Zélio da Schneider Electric. Muito simples e fácil de manusear, com simulação bem interessante. Ideal para quem ainda não tem nenhuma noção e deseja dar os primeiros passos. Recomendo engatinhar nesse e depois migrar para o CoDeSys. Faça o download aqui.
Caso você tenha experimentado algum outro simulador e acha que é interessante, faça um comentário para que possamos postar aqui!
Um abraço e até a próxima!
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