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FUMEP – Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba

EEP – Escola de Engenharia de Piracicaba COTIP – Colégio Técnico Industrial de Piracicaba

Prof. Msc. Marcelo Eurípedes da Silva Piracicaba, 15 de Fevereiro de 2007

Controladores Lógico Programáveis – Prof. Marcelo Euípedes – Página 2 - 2

1 - Introdução

O objetivo desta apostila é o de apresentar a linguagem de programação de

Controladores Lógico Programáveis (CLPs) denominada de diagrama de contatos, ou Ladder. A palavra “Ladder” em inglês significa “escada”, nome este dado por causa da similaridade da linguagem com o objeto de uso diário. Esta similaridade será observada posteriormente, no decorrer do curso.

A simbologia na linguagem de programação Ladder segue a padrões e normas internacionais, apesar de há uma pequena variação em alguns símbolos dentre os diferentes fabricantes. Mais uma vez deve-se citar que o aluno não deve ficar preocupado com este detalhe, pois o que importa realmente, é o raciocínio lógico que leva a programação, e não o símbolo propriamente dito.

Nos próximos parágrafos tem-se a definição de CLP, mostrando um histórico da tecnologia. A partir do capítulo 2 pode-se encontrar a parte prática do curso.

1.1 - Definição dos CLPS

Os CLPs ou Controladores Lógico Programáveis podem ser definidos, segundo a norma ABNT, como um equipamento eletrônico-digital compatível com aplicações industriais.

Os CPLs também são conhecidos como PLCs, do inglês: Programmable Logic

Controller.

O primeiro CLP data de 1968 na divisão de hidramáticos da General Motors. Surgiu como evolução aos antigos painéis elétricos, cuja lógica fixa tornava impraticável qualquer mudança extra do processo.

A tecnologia dos CLPs sõ foi possível com o advento dos chamados Circuitos

Integrados e da evolução da lógica digital. Trouxe consigo as principais vantagens:

a) fácil diagnóstico durante o projeto b) economia de espaço devido ao seu tamanho reduzido c) não produzem faíscas d) podem ser programados sem interromper o processo produtivo e) possibilidade de criar um banco de armazenamento de programas f) baixo consumo de energia g) necessita de uma reduzida equipe de manutenção

Controladores Lógico Programáveis – Prof. Marcelo Euípedes – Página 3 - 3 h) tem a flexibilidade para expansão do número de entradas e saídas i) capacidade de comunicação com diversos outros equipamentos, entre outras

1.2 - Histórico da Tecnologia

Historicamente os CLPs podem ser classificados nas seguintes categorias:

1a GERAÇÃO: Programação em Assembly. Era necessário conhecer o hardware do equipamento, ou seja, a eletrônica do projeto do CLP.

2a GERAÇÃO: Apareceram as linguagens de programação de nível médio. Foi desenvolvido o “Programa monitor” que transformava para linguagem de máquina o programa inserido pelo usuário.

3a GERAÇÃO: Os CLPs passam a ter uma entrada de programação que era feita através de um teclado, ou programador portátil, conectado ao mesmo.

4a GERAÇÃO: É introduzida uma entrada para comunicação serial, e a programação passa a ser feita através de micro-computadores. Com este advento surgiu a possibilidade de testar o programa antes do mesmo ser transferido ao módulo do CLP, propriamente dito.

5a GERAÇÃO: Os CLPs de quinta geração vem com padrões de protocolo de comunicação para facilitar a interface com equipamentos de outros fabricantes, e também com Sistemas Supervisórios e Redes Internas de comunicação.

1.3 - Principio de Funcionamento

Conforme a Figura 1.1 abaixo, o CLP funciona de forma seqüencial, fazendo um ciclo de varredura em algumas etapas. É importante observar que quando cada etapa do ciclo é executada, as outras etapas ficam inativas. O tempo total para realizar o ciclo é denominado CLOCK. Isso justifica a exigência de processadores com velocidades cada vez mais altas.

Início: Verifica o funcionamento da C.P.U, memórias, circuitos auxiliares, estado das chaves, existência de um programa de usuário, emite aviso de erro em caso de falha. Desativa todas as as saídas.

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Figura 1.1 – Ciclo de Varredura de um CLP

Verifica o estado das entradas: Lê cada uma das entradas, verificando se houve acionamento. O processo é chamado de ciclo de varredura.

Campara com o programa do usuário: Através das instruções do usuário sobre qual ação tomar em caso de acionamento das entradas o CLP atualiza a memória imagem das saídas.

Atualiza as saídas: As saídas são acionadas ou desativadas conforme a determinação da CPU. Um novo ciclo é iniciado.

1.4 - Estrutura Básica de um CLP

Fonte de alimentação: Converte a tensão da rede de 110 ou 220 VCA em +5VCC, +12VCC ou +24VCC para alimentar os circuitos eletrônicos, as entradas e as as saídas.

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Unidade de processamento: Também conhecida por CPU, é composta por microcontroladores ou microprocessadores (Intel 80xx, motorola 68xx, PIC 16xx). Endereçamento de memória de até 1Mega Byte, velocidades de clock de 4 a 30 MHz, manipulação de dados decimais, octais e hexadecimais.

Bateria: Utilizada para manter o circuito do relógio em tempo real. Normalmente são utilizadas baterias recarregáveis do tipo Ni - Ca.

Memória do programa supervisor: O programa supervisor é responsável pelo gerenciamento de todas as atividades do CLP. Não pode ser modificado pelo usuário e fica normalmente em memórias do tipo PROM, EPROM, EEPROM.

Memória do usuário: Espaço reservado ao programa do usuário. Constituída por memórias do tipo RAM, EEPROM ou FLASH-EPROM. Também pode-se utilizar cartuchos de memória, para proporcionar agilidade e flexibilidade.

Memória de dados: Armazena valores do programa do usuário, tais como valores de temporizadores, contadores, códigos de erros, senhas, etc. Nesta região se encontra também a memória imagem das entradas – a saídas. Esta funciona como uma tabela virtual onde a CPU busca informações para o processo decisório.

Os circuitos auxiliares atuam em caso de falha do CLP, são:

POWER ON RESET: desliga todas as saídas assim que o equipamento é ligado, isso evita que possíveis danos venham a acontecer. POWER DOWN: monitora a tensão de alimentação salvando o conteúdo das memórias antes que alguma queda de energia possa acontecer. WATCH DOG TIMER: o cão de guarda deve ser acionado em intervalos periódicos, isso evita que o programa entre em “loop”.

1.5 - Classificação dos CLPs

Os CLPs podem ser classificados segundo a sua capacidade:

Nano e micro CLPs: possuem até 16 entradas e a saídas. Normalmente são compostos por um único módulo com capacidade de memória máxima de 512 passos.

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CLPs de médio porte: capacidade de entrada e saída em até 256 pontos, digitais e analógicas. Permitem até 2048 passos de memória. CLPs de grande porte: construção modular com CPU principal e auxiliares. Módulos de entrada e saída digitais e analógicas, módulos especializados, módulos para redes locais. Permitem a utilização de até 4096 pontos. A memória pode ser otimizada para o tamanho requerido pelo usuário.

1.6 - Tipos de Variáveis

Durante o decorrer do curso serão utilizadas variáveis discretas e analógicas, pois esta mixagem é permitida neste tipo de linguagem. As variáveis analógicas são aquelas que variam continuamente com o tempo, conforme mostra a figura 1.1(a). Elas são comumente encontradas em processos químicos advindas de sensores de pressão, temperatura e outras variáveis físicas. As variáveis discretas, ou digitais, são aquelas que variam discretamente com o tempo, como pode ser visto na figura 1.1(b).

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