Controladores Lógicos Programáveis (CLPs)

Introdução aos CLPs

O termo CLP, amplamente utilizado no meio industrial, significa em inglês Programmable Logic Controller. Originalmente chamado de PC (Programmable Controller), com a chegada dos PCs da IBM, para evitar confusão, passou-se a usar a sigla PLC.

Na Europa, o mesmo conceito é chamado de Controlador Lógico Programável. A definição mais adequada é: sistema de controle automático industrial que trabalha sob uma sequência de instruções lógicas armazenadas na memória. É um sistema porque contém tudo o necessário para operar, e industrial por ter todos os requisitos para operar em ambientes hostis encontrados na indústria.

Histórico dos CLPs

Os CLPs foram introduzidos na indústria na década de 1960, devido à necessidade de eliminar o grande custo produzido pela substituição do complexo sistema de controle baseado em relés e contatores.

O CLP é um dispositivo usado para controle baseado em lógica, definida por um programa.

Estrutura de um Controlador Lógico Programável

Um CLP é um hardware industrial utilizado para a coleta de dados. Uma vez obtidos, os dados são transmitidos (por exemplo, via Ethernet) para um servidor. Sua história remonta ao final da década de 1960, quando a indústria buscava nas novas tecnologias eletrônicas uma solução mais eficiente para substituir os sistemas de controle baseados em circuitos de relés, interruptores e outros componentes normalmente usados para controlar sistemas de lógica combinacional.

Hoje, o CLP não só controla a lógica de funcionamento de máquinas, plantas e processos industriais, mas também pode realizar operações aritméticas, gerenciar sinais analógicos para estratégias de controle, como controladores PID (Proporcional-Integral-Derivativo).

O CLP atual pode se comunicar com outros controladores e computadores em redes locais e são parte fundamental dos modernos sistemas de controle distribuído.

Existem diversas linguagens de programação. As mais utilizadas são: diagrama Ladder (escada), preferida por eletricistas; lista de instruções; e programação de estados. Apesar disso, linguagens mais intuitivas, como a programação em fluxograma, permitem implementar algoritmos complexos de forma mais simples, fácil de interpretar e manter. Uma linguagem mais recente, preferida por profissionais de computação e eletrônica, é a FBD (Function Block Diagram), que utiliza portas lógicas e blocos com diferentes funções interligadas.

Na programação, é possível incluir diferentes tipos de operandos, desde os mais simples, como lógica booleana, contadores, temporizadores, contatos, bobinas e operadores matemáticos, até os mais complexos, como gerenciamento de receitas, ponteiros, algoritmos PID e funções multimídia, que permitem a interconexão com outros dispositivos.

Componentes de um CLP

Um controlador lógico programável é constituído por um conjunto de placas de circuito impresso onde estão localizados os componentes eletrônicos. Sua estrutura básica de hardware é composta por:

• Alimentação
• Unidade Central de Processamento (CPU)
• Módulos de Interface de Entrada/Saída (I/O)
• Módulo de Memória
• Unidade de Programação

Em alguns casos, quando o trabalho a ser realizado pelo CLP é mais exigente, inclui-se o módulo inteligente.

Unidade Central de Processamento (CPU)

É o componente mais complexo e essencial do controlador programável, o cérebro do CLP. Baseada em microprocessadores e memórias, contém uma unidade de controle, memória RAM interna para o programa, temporizadores, contadores, memórias internas, imagens das entradas/saídas do processo, etc. Sua missão é ler os estados dos sinais das entradas, executar o controle e gerar os resultados. O processamento é contínuo e em alta velocidade.

Alimentação

A alimentação fornece energia à CPU e aos outros cartões, dependendo da configuração do CLP.

• +5V para alimentar todos os cartões
• +5,2V para alimentar o programador
• +24V para 20 canais de loop de corrente mA

Módulos de Interface de Entrada/Saída (I/O)

Fornecem a ligação entre a CPU do controlador e os dispositivos de campo. Através deles, ocorre a troca de informações, tanto para aquisição de dados quanto para controle do processo.

Tipos de Módulos de Entrada e Saída

Devido à variedade de dispositivos externos (sensores e atuadores), existem diferentes tipos de módulos de entrada e saída, cada um para lidar com certos tipos de sinal (discreto ou analógico) e valores de tensão ou corrente (DC ou AC).

• Módulos de Entrada Discreta
• Módulos de Saída Discreta
• Módulos de Entrada Analógica
• Módulos de Saída Analógica

Módulos de Memória

Dispositivos projetados para armazenar informações temporária ou permanentemente.

• Volátil (RAM)
• Não Volátil (EPROM e EEPROM)

Unidade de Programação

Os terminais de programação são os meios de comunicação entre o homem e a máquina. São compostos por teclados e dispositivos de exibição.

• Manual (Hand Held)
• Tipo Calculadora
• Tipo Vídeo
• PC (Computador)