Controlador Lógico Programável

1. Introdução

Na década de 60, o aumento da competitividade fez com que a indústria automotiva melhorasse o desempenho de suas linhas de produção, aumentando tanto a qualidade como a produtividade. Fazia-se necessário encontrar uma alternativa para os sistemas de controle a relés. Uma saída, possível, imaginada pela General Motors, seria um sistema baseado no computador.

Assim, em 1968, a divisão Hydramatic da GM determinou os critérios para projeto do PLC, sendo que o primeiro dispositivo a atender às especificações foi desenvolvido pela Gould Modicion em 1969.

As principais características desejadas nos novos equipamentos de estado sólido, com a flexibilidade dos computadores, eram:

• Preço competitivo com o sistema a relés;

• Dispositivos de entrada e de saída facilmente substituíveis;

• Funcionamento em ambiente industrial (vibração, calor, poeira, ruído); • Facilidade de programação e manutenção por técnicos e engenheiros;

• Repetibilidade de operação e uso.

Inicialmente, os PLCs eram chamados PCs – Programmable Contrllers, mas com o advento dos computadores pessoais (PCs – Personal Computers), convencionou-se PLCs para evitar conflitos de nomenclatura. Originalmente os PLCs foram usados em aplicações de controle discreto (on/off – liga/desliga), como os sistemas a relés, porém eram facilmente instalados, economizando espaço e energia, alem de possuírem indicadores de diagnósticos que facilitavam a manutenção. Uma eventual necessidade de alteração na lógica de controle da máquina era realizada em pouco tempo, apenas com mudanças no programa, sem necessidade de alteração nas ligações elétricas.

A década de 70 marca uma fase de grande aprimoramento dos PLCs. Com as inovações tecnológicas dos microprocessadores, maior flexibilidade e um grau também maior de inteligência, os Controladores Lógicos Programáveis incorporam:

1972. Funções de temporização e contagem;

1973. Operações aritméticas, manipulação de dados e comunicação com computadores;

1974. Comunicação com Interfaces Homem - Maquina;

1975. Maior capacidade de memória, controles analógicos e controles PID;

1979/80. Módulos de I/O remotos, módulos inteligentes e controle de posicionamento.

Nos anos 80, aperfeiçoamentos foram atingidos, fazendo do PLC um dos equipamentos mais atraentes na Automação Industrial. A possibilidade de comunicação em rede (1981) é hoje uma característica indispensável na industria. Além dessa evolução tecnológica, foi atingido um alto grau de integração, tanto no numero de pontos como no tamanho físico, que possibilitou o fornecimento de mini e micros PLCs ( a partir de 1982).

Atualmente, Os PLCs apresentam as seguintes características:

• Módulos de I/O de alta densidade (grande numero de pontos I/O por módulo);

• Módulos remotos controlados por uma mesma CPU;

• Módulos inteligentes (co-processadores que permitem realização de tarefas complexas: Controle de PID, posicionamento de eixos, transmissão via radio ou modem, leitura de código de barras);

• Softwares de programação em ambiente Windows (facilidade de programação);

• E muitos outros mais.

2. Arquitetura básica de um PLC

O PLC, propriamente dito, significa program logic control. Traduzido para o português, o PLC significa Controlador Lógico Programável também chamado de CLP.

A CPU de um PLC compreende os elementos que formam a “inteligência” do sistema: O Processador e o Sistema de Memória por meio do Programa de Execução (desenvolvido pelo fabricante) interpretam e executam o Programa de Aplicação (desenvolvido pelo usuário), e gerencia todo o sistema. Os circuitos auxiliares de controle atuam sobre os barramentos de dados (data bus), de endereços (address bus) e de controle (control bus), conforme solicitado pelo processador, de forma similar a um sistema convencional baseado em microprocessador. Abaixo, podemos ver a arquitetura básica de um PLC:

Entradas Digitais: São entradas que recebem sinais que assumem apenas 2 níveis, 0 e 1, 0v ou 5v, 0v ou 24v, 0v ou 220v. Estes sinais podem vir chaves fim de curso, botões de paines elétricos, sensores do tipo ON/OFF, etc.

Entradas Analógicas: São entradas que recebem sinais que podem assumir vários valores dentro de uma faixa determinada de tensão ou controle. Estes sinais podem vir de sensores de temperatura, velocidade, nível, e que sejam proporcionais, ou seja, enviam um sinal que varia de 0v a 10v, por exemplo, para informar a temperatura exata do processo naquele instante.

Saídas Digitais: São saídas que enviam sinais que podem assumir apenas 2 níveis de tensão, 0v ou 24v, por exemplo, e podem ser utilizados para acionar um motor, uma bomba, etc.

Saídas Analógicas: São saídas que enviam sinais que podem assumir vários níveis de tensão dentro de uma determinada faixa, por exemplo 0v a 10v. Podem ser utilizados para controlar a velocidade do motor à abertura de uma válvula proporcional, etc.

Software: Existem vários fabricantes de PLC , e cada um tem o seu próprio software com suas particularidades , como por exemplo a forma de dar nomes a cada entrada que podem ser:

I32.0 , I32.1 .... I32.7 , I33.0 ...I33.7 ( padrão Siemens )

E0.0 , E0.1... E0.7, E1.0 , ... E1.7 ( padrão Altus )

I0 , I1 , I2 ( padrão WEG )

%I0.0 , %I0.1 , %I0.2 ( padrão Telemecanique ) mas quando o assunto é programação existem 03 formas básicas de programar em PLC : Ladder (linguagem de contatos) , Blocos , Lista de instruções ( semelhante a Assembly ) , em todos os PLC modernos existem estas formas de programação , variando alguns recursos que alguns fabricantes tem a mais , a forma de programar é idêntica , portanto se você souber programar bem em um determinado fabricante , para programar em PLC´s de outros fabricantes não será difícil. Como a linguagem em Ladder é a mais utilizada, vamos durante o curso utilizá-la .

3. Esquema elétrico de ligação no PLC

O esquema elétrico é quem irá informar o que está ligado em cada entrada e em cada saída do PLC , no desenho abaixo temos várias chaves ligadas nas entradas digitais ( que poderiam ser sensores do tipo ON OFF termostatos ou pressostatos ) , e lâmpadas ligadas nas saídas digitais ( que poderiam ser motores , bombas , travas )

Dizemos que uma determinada entrada está atuada, quando o componente ligado a ela permite que a tensão de 24v chegue até esta entrada . E que uma determinada saída está atuada quando esta saída libera, permite que saia 24 v para alimentar o que estiver ligado a ela .

3. Linguagem Ladder

Esta linguagem é baseada na linguagem de contatos de relés, que já era muito utilizada para automatizar máquinas antes da invenção dos PLC´s.

Simbologia básica:

4.1. Programas básicos em Ladder

Circuito Liga: Ao pressionar B1 a entrada I1 será atuada (receberá 24 V) e, portanto onde tiver o contato de I1 no programa deverá mudar de estado , neste caso ele ficará fechado habilitando a saída Q1 (liberando 24v para acender L1).

Circuito Desliga: basicamente é o inverso do anterior, antes de B1 ser pressionada L2 está acesa, mas quando B1 for pressionada L2 irá apagar.

Lógica de Selo: sem que B3 ou B4 sejam pressionados L5 estará apagada , mas quando B3 for pressionada atuará I3 que fará a saída Q5 ser atuada , uma vez que a saída Q5 foi atuada o contato de Q5 será fechado fazendo com que esta saída continue atuada mesmo que o botão B3 seja solta . E esta saída só voltará a ficar desligada se B4 for pressionado. Portanto numa lógica de selo sempre teremos um contato responsável por ligar a saída e outro para desligá-la, neste caso B3 tem a função de ligar L5 e B4 a de desligá-lo.