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CLPCLPCLPCLPCLPPaulo Cesar de Carvalho

adder” significa escada em inglês. O nome ladder foi dado em função da listagem do programa parecer uma escada. A idéia original da linguagem ladder era propiciar uma ferramenta de programação que fosse facilmente aprendida por usuários que conhecessem comandos elétricos, afinal os programadores de CLPs precisavam lidar com uma ferramenta que fosse parecida com os comandos elétricos que eles estavam acostumados a projetar. Existem outras linguagens de programação como, por exemplo, o STEP5 e Lista de Instruções. Neste artigo, vamos tratar da linguagem ladder que ainda é a mais utilizada para a programação de CLPs.

A maioria dos programadores de

CLP’s atuais são softwares que o usuário instala em um computador de mesa ou laptop e, através de uma porta serial ou placa colocada no “slot” do computador, realiza a comunicação com o CLP.

Na ilustração desta página, você vê um computador com o software já instalado e configurado para operar como programador de CLP . Através do cabo serial são feitas todas as comunicações com o CLP.

Para os CLPs que dispõem de recurso de prog ramação off-line não é necessár io que o progr amador esteja conectado a eles para desen volver o software, porém a conexão é fundamental para ler/enviar o programa, durante a colocação em funcionamento do software e para as atividades de manutenção.

Para cada marca de CLP existe um programador específico e o usuário vai perceber após programar alguns deles que a idéia básica da linguagem ladder é a mesma em todos, mas, o nome e sintaxe das instruções variam em cada marca de forma que ele deverá consultar os manuais de programação toda vez que tiver que programar uma marca diferente, porém uma vez aprendidos os conceitos, o usuário será capaz de programar qualquer marca. Este artigo pretende enfocar os conceitos que servem para a maioria dos equipamentos do mercado.

Antes de iniciar a programação de um CLP, a primeira coisa a fazer é entender alguns conceitos referentes à linguagem ladder:

Normalmente, um software programador pode ser utilizado para vários tipos diferentes de CPU de um mesmo fabricante e o técnico deve informar para qual CPU se destina o programa. Você pode fazer toda a programação sem estar conectado no CLP, e o programa ficará arma-

Neste capítulo vamos estudar aspectos da programação em linguagem Ladder de CLPs de forma a dar subsídios para o leitor conhecer os conceitos básicos desta importante ferramenta de programação dos Controladores Lógicos Programáveis.

ContrContrContrContrControladoroladoroladoroladorolador

LLLLLógicoógicoógicoógicoógico

PPPPPrrrrrogramávelogramávelogramávelogramávelogramável 3ª Par3ª Par3ª Par3ª Par3ª Partetetetete zenado no computador. Na hora de testar o programa, ele deverá ser enviado para o CLP onde será executado. Ao declarar o equipamento para o qual se destina o programa, o técnico estará informando ao software quais são os limites de operandos que a CPU possui.

– Digitais: Os operandos digitais são utilizados para representar variáveis que podem ter somente dois valores: Desligado ou Ligado ( 0 ou 1). Eles podem ser de dois tipos: Auxiliares Internos, que são utilizados para lógicas internas e representaremos estes operandos com a letra “A”, e Pontos Físicos que têm conexão a elementos externos como, por exemplo, entradas e saídas digitais do CLP. Chamaremos as entradas digitais de “E” e as saídas digitais de “S”. Como exemplo veja a Figura 01 acima onde temos dois sensores digitais conectados as entradas E1 e E2 e duas saídas digitais S1 e S2 comandando atuadores (válvulas solenóides, contator as, etc...).

–Analógicos: Os operandos analógicos são utilizados para representar variáveis que podem ter valores diferentes de 0 e 1 como, por exemplo, valores de temporização, contagem, set-point, sensores analógicos, enfim, qual- quer grandeza que necessite de mais que 1 bit para sua representação. Tipicamente, utilizamos variáveis de 16 bits para esta função. Elas podem ser de dois tipos: analógicos interno, que são utilizados para armazenar set-points, contagens, temporização, etc., e representaremos estes operandos com a letra “M”,e Pontos Físicos que têm conexão a elementos externos tais como entradas e saídas analógicas do CLP . Utilizaremos a letra “R” para representar as entradas e saídas analógicas. Como exemplo de entrada analógica podemos citar um sensor de temperatura e como saída analógica o sinal de variação de velocidade de um inversor de freqüência.

Lógica é o espaço onde fazemos o programa. Consideraremos uma lógica como sendo o espaço de 8 colunas e 4 linhas, constituindo 32 células, conforme ilustrado na Figura 02. Cada célula pode conter no máximo 1 instrução. Alguns modelos de CLP não possuem limites para o número de linhas por lógica, mas isto em nada interfere nos conceitos de programação, uma vez que a o programador pode continuar seu programa na próxima lógica. O número limite de lógicas dependerá do tamanho da memória disponível. Em um programa de um CLP de grande porte este número é da ordem de centenas de lógicas. Em uma lógica a varredura das instruções é feita de cima para baixo e da esquerda para direita, ou seja, de “A” para “B”.

A programação em linguagem ladder é feita através de instruções. Neste capítulo, vamos estudar as principais instruções de programação e os principais conceitos que norteiam a programação de CLPs.

- Instrução: Relé Normal Aberto (RNA) e Relé Normal Fechado (RNF).

A Figura 03 exibe os símbolos destas duas instruções. Cada uma destas instruções ocupa uma célula de uma lógica.

Operandos per mitidos: E# - Pontos físicos de entrada digital, onde # é o endereço da entrada.

Figura 1 - Operandos digitais “físicos” conectados a um CLP.Figura 2 - Lógica: Espaço de 8 colunas e 4 linhas, equivalente a 32 células, para a criação do programa ladder. Um programa é formado por várias lógicas. Uma lógica pode ter menos que 4 linhas, porém precisa conter pelo menos 1 instrução.

Figura 3 - Símbolos das instruções RNA e RNF.

S# - Pontos físicos de saída digital, onde # é o endereço da saída.

A# - Pontos digitais internos, onde # é o endereço do ponto.

Para entendermos o funcionamento destas instruções vamos primeiro compará-las com os contatos Normal Aberto e Normal Fechado de um relé. Quando a bobina de um relé está sem energia, ver Figura 04, o contato normal aberto (bornes 1 e 12) está aberto, e o contato normal fechado (bornes 21 e 2) está fechado. Já quando a bobina esta energizada, ver Figura 05, ocorre o contrário, o contato normal aberto ficará fechado e o contato normal fechado ficará aber to.

A instrução RNA funciona como um relé normal aberto.

Nas instruções RNA e RNF a função do operando equivale à bobina do relé. Assim, operando ligado, representado por “LIG”, equivale a bobina energizada e o operando desligado, representado por “DSL”, equivale a bobina desenergizada.

A instrução em si funciona como o contato NA de um relé se for uma instrução RNA, ou NF se for RNF. O estado do operando de entrada digital física depende exclusivamente de circular ou não corrente naquela entrada digital. Um operando estará LIGADO quando estiver circulando corrente no ponto de entrada digital e estará DESLIGADO quando não estiver circulando corrente. Este conceito de ligado e desligado do operando costuma causar confusão à primeira vista e para evitar confusões, veja a Figura 06. Na entrada E1 está conectado um sensor

Normal Aberto e na entrada E2 um sensor Normal Fechado. Supondo que nenhum dos dois esteja atuado, somente FC2 estará dando condição para circular corrente na entrada digital e nesta condição teremos E1=DSL e E2=LIG.

Se associarmos E1 à instrução

RNA, esta instrução funcionará como chave fechada quando E1 estiver LIGADA e como chave aberta quando E1 estiver desligada. O contrário ocorrerá se associarmos o operando E1 à instrução RNF conforme mostra a Figura 07.

Na linguagem ladder podemos associar um operando de entrada

Figura 4 - Bobina desenergizada.

Figura 5 - Bobina energizada.

Figura 6 - Um ponto de entrada digital físico estará LIGADO quando estiver circulando corrente na entrada. Neste caso, se FC2 não estiver atuado, o ponto de entrada E2 estará LIGADO.

Figura 7 - Associação entre as instruções RNA e RNF com uma chave.

a quantas instruções RNA e RNF necessitarmos (somente limitado à memória de programa). Essa é uma grande vantagem do uso de CLPs se compararmos com comandos elétricos convencionais a relé. Em um comando elétrico precisamos utilizar relés auxiliares ou mesmo blocos de contatos auxiliares em contatores para disponibilizar várias vezes o estado de uma bobina ou contato, o que não ocorre nos CLPs, diminuindo sobremaneira o tamanho dos painéis elétricos.

Uma vez conectado um ponto de entrada digital em um CLP, podemos utilizar esta informação quantas vezes precisarmos no software empregando as instruções RNA e RNF sem necessidade de nenhuma fiação elétrica adicional. Essa é uma grande vantagem da utilização de CLPs em relação à lógica convencional a relés .

- Instrução: Bobina Simples: (RB)

A Figura 8 ilustra o símbolo desta instrução. Cada instrução deste tipo ocupa uma célula de uma lógica e só pode ser inserida na última coluna da direita, células 29, 30, 31 e 32.

O operando poderá ser uma saída digital física S#, onde # é o número da saída ou um operando auxiliar A# . No caso de um operando de saída física, a instrução quando ligada vai energizar o ponto de saída. Supondo a saída S1 da Figura 06: quando o programa ligar esta saída, irá circular corrente na saída S1 energizando a válvula solenóide VS1. Para o caso de operando auxiliar, a energização do operando não provoca energização de nenhum ponto de saída, apenas é utilizado no intertravamento interno do programa.

Estão disponíveis para a programação instruções simbólicas tipicamente encontradas em diagramas, tais como contatos, bobinas, ligações e instruções representadas em caixas, vide temporizadores, contadores e aritméticas.

A lógica deve ser programada de forma que bobinas e entradas das instruções de caixas sejam “energizadas” a partir do fechamento de um “caminho de corrente” entre as duas barras A e B, através de contatos ou das saídas das caixas interligadas. Entretanto, o fluxo de

Figura 8 - Simbolo da instrução bobina simples.

Figura 9 - Ordem em que as células das lógicas são varridas. Figura 10 - Lógica com duas entradas e três saídas digitais, para estudo da varredura.

cima para baixo e da esquerda para direita, ou seja, de “A” para “B”.

Vamos agora entender através de exemplos o efeito da varredura de acordo com a forma como o programa é escrito:

Exemplo 1 - A figura 10 apresenta uma lógica ladder com duas entradas digitais: E1 e E2 e três saídas digitais: S1, S2 e S3. Suponha que somente uma das duas entradas esteja ligada. O que acontecerá com as 3 saídas?

Solução: Como a corrente lógica flui da esquerda para a direita, e devido aos ramos paralelos da lógica, a figura 1 mostra que as 3 saídas serão ligadas somente se E1 estiver ligada. Na figura 12 vemos o que acontecerá se somente a entrada E2 estiver ligada. Observe que, devido aos ramos paralelos estarem em colunas diferentes e a “corrente lógica” não voltar (só vai da esquerda p/ à direita), somente as saídas S2 e S3 ficarão energizadas .

Exemplo 2 - Considere que existem 10 sensores tipo Normal Aberto conectados a entradas digitais de um CLP e que qualquer um deles que ligar deverá acionar uma saída S1 . 1a Solução: Utilizando somente uma lógica. Para entender o funcionamento da lógica considere a figura 13. A saída S1 será o resultado da lógica “OU” das 10 entradas . 2a Solução: A mesma coisa pode ser feita utilizando três lógicas conforme é ilustrado nas Figuras 14, 15 e 16. Neste caso, são utilizados operandos auxiliares tipo “A” que são operandos internos para transportar para a lógica seguinte o resultado parcial. Na lógica 001 é colocada uma bobina de A1. Na lógica 002 é colocado o contato de A1. A mesma coisa é feita com o auxiliar A2 nas lógicas 002 e 003. A vantagem desta lógica é somente a facilidade de manutenção.

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