Controlador Lógico Programável - Aula 01


Curso: Técnico em Eletroeletrônica

Componente Curricular: Controlador Lógico Programável
Carga Horária: 40h
Instrutor Técnico: Widson Melo


Aula 01

INTRODUÇÃO
Controlador Lógico Programável (CLP, PLC ou CP), é um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais, um aparelho capaz de controlar sistemas industrializados automáticos. Este aparelho, um computador de utilidade industrial, é bastante utilizado em várias fábricas com finalidade de obter controle, qualidade e precisão em tempo hábil nos produtos.

Baseado em um Microprocessador, os CLPs são empregados em circuitos de comando e controle em diversas situações, onde o usuário desenvolve uma programação orientada à aplicação que deseja empregar. Desta forma, é justificável a utilização de CLPs em vários ambientes, e não especificamente em determinada situação como maioria dos controladores.

Os CLPs possuem memória RAM, armazenamento e processamento, o que torna característico dos computadores usuais, possibilitando a contagem de unidades e principalmente do tempo, grande característica dos controladores eletroeletrônicos.

Segundo a NEMA (National Electrical Manufacturers Association), a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) e a IEC (International Electrotechnical Commission) CLP é um aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazenar internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos.

Um CLP é o controlador indicado para lidar com sistemas caracterizados por eventos discretos(SEDs), ou seja, com processos em que as variáveis assumem valores zero ou um (ou variáveis ditas digitais, ou seja, que só assumem valores dentro de um conjunto finito). Podem ainda lidar com variáveis analógicas definidas por intervalos de valores de corrente ou tensão elétrica. As entradas e/ou saídas digitais são os elementos discretos, as entradas e/ou saídas analógicas são os elementos variáveis entre valores conhecidos de tensão ou corrente.
CLP CLIC - WEG

Os CLP's estão muito difundidos nas áreas de controle de processos ou de automação industrial. No primeiro caso a aplicação se dá nas industrias do tipo contínuo, produtoras de líquidos, materiais gasosos e outros produtos, no outro caso a aplicação se dá nas áreas relacionadas com a produção em linhas de montagem, por exemplo na indústria do automóvel.

Num sistema típico, toda a informação dos sensores é concentrada no controlador (CLP) que de acordo com o programa em memória define o estado dos pontos de saída conectados a atuadores.

Os CLPs tem capacidade de comunicação de dados via canais seriais. Com isto podem ser supervisionados por computadores formando sistemas de controle integrados. Softwares de supervisão controlam redes de Controladores Lógicos Programáveis.


CLPs - Siemens


Os canais de comunicação nos CLP´s permitem conectar à interface de operação (IHM), computadores, outros CLP´s e até mesmo com unidades de entradas e saídas remotas. Cada fabricante estabelece um protocolo para fazer com seus equipamentos troquem informações entre si. Os protocolos mais comuns são Modbus (Modicon - Schneider Eletric), EtherCAT (Beckhoff), Profibus (Siemens), Unitelway (Telemecanique - Schneider Eletric) e DeviceNet (Allen Bradley), entre muitos outros.

Redes de campo abertas como MODBUS-RTU são de uso muito comum com CLPs permitindo aplicações complexas na indústria automobilística, siderurgica, de papel e celulose, e outras.

HISTÓRIA E EVOLUÇÃO
O 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 Morley e seguindo uma especificação que refletia as necessidades de muitas indústrias manufatureiras.

Podemos dividir historicamente as CLPs em gerações, onde cada geração diz respeito à programação utilizada.


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.


CLP Rockwell


Abaixo segue uma linha do tempo com a evolução das CLPs no ambiente fabril, mostrando o quanto as CLPs tem evoluído desde os primeiros dias de desenvolvimento com as primeiras arquiteturas.

1968 - O projeto do primeiro CLP foi desenvolvido pela General Motors para construir os sistemas de relé, os de lógica fixa e reduzir os custos de modificação/sucateamento de controles de linhas de produção devido a alterações nos modelos dos carros.

1969 - São fabricados os primeiros CLP para a industria automobilística, servindo como opções aos sistemas a relés.

1971 - começam a ser aplicados foda da industria automobilística.

1972 - Introdução das instruções de contagem e temporização.

1973 - Introdução das operações aritméticas, controle de impressora, movimentação de dados e matrizes.
1974 - São introduzidas no mercado, unidades de programação de CLPs com vídeo.

1975 - Introduzindo o controle PID (Parallel Digital Interface) digital com sensoriamento analógico, permitindo assim sua utilização com termopares e sensores de pressão em malhas de controle de processo.
1976 - Primeira utilização e configuração hierárquica, como parte de um sistema integrado de manufatura.
1977 - Diminuição do tamanho físico com a utilização de microprocessadores.

1978 - Os CLPs ganham popularidade e suas vendas ultrapassam U$ 80 milhões/ano.

1979 - Integração das atividades de controle industrial com o uso de sistemas de comunicação entre CLPs.
1980 - Introdução de módulos inteligentes de E/S para aplicações envolvendo posicionamento, o que proporciona controles mais precisos e velozes.

1981 - Introdução de redes de comunicação de CLP e outros equipamentos/dispositivos, tais como computadores leitoras de código.

1981 - Iniciam aplicações de CLPs em "Células de Manufatura", interligadas por computador (CIM).
1982 - Aparecem os CLPs de pequeno porte competitivos para substituírem sistemas a relés, em aplicações de 4 a 6 relés.

1983 - Difusão do uso de microcomputadores "de uso pessoal", o que começa a baratear e popularizar interfaces homem/máquina. Também são introduzidas redes de controle que permitem o acesso a entradas e saídas de vários CLPs de forma transparente ao usuário.

1985 - Inicia a segunda geração de CLPs, marcada por sua integração com microcomputadores da linha PC.

1986 - São introduzidos no mercado os módulos de controle do tipo "Back Up", "PID", etc, aproximando os CLPs aos SDCDs (Sistemas Digitais de Controle Distribuído).

1987 - São introduzidos os Back-ups de E/S digitais.

1988 - Iniciam testes de utilização do protocolo MAP (Manufacturing Automation Control) para integrar sistemas digitais de diferentes fabricantes.

1989 - Introduz-se a Memória em Massa (Disco Rígido) em CLPs aproximando-os ainda microcomputadores para uso geral.

Com o avanço da tecnologia e consolidação da aplicação dos CLPs no controle de sistemas automatizados, é frequente o desenvolvimento de novos recursos dos mesmos. Com os clp's temos um aumento na praticidade de processos indústriais , não mais necessitando de relês eletromagnéticos, com isso aumentando a velocidade e produtividade de processos industriais.

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