Aula sobre Controladores Lógicos Programáveis (CLPs)

6º Aula Controladores Lógicos Programáveis Objetivos de aprendizagem Ao término desta aula vocês serão capazes de entender o que são Controladores Lógicos Programáveis CLPs compreender a estrutura interna e a utilização dos CLPs Prezadosas alunosas Nesta aula aprenderemos sobre CLPs e suas características Boa aula Bons estudos 32 Automação Industrial Seções de estudo 1 Controladores Lógicos Programáveis 1 Controladores Lógicos Programáveis O Controlador Lógico Programável CLP é um dispositivo eletrônico microcontrolado muito empregado para monitorar processos máquinas e dispositivos desempenhando funções de controle de automação e de segurança É um dispositivo muito fl exível uma vez que pode ser reprogramado quantas vezes for necessário Cada fabricante utiliza uma plataforma de programação específi ca para seus produtos Dentro de um CLP temos estruturas de acionamento desacionamento blocos de operações matemáticas blocos de comparação além de outras funções especifi cas de cada modelo O controlador trabalha com um sistema operacional que funciona em tempo real muito robusto pode trabalhar em ambientes de alta temperatura e com muito ruído eletromagnético podendo ser utilizado para controle de processos de alto risco Trabalha com entradas e saídas digitais e analógicas comunicase com diversas redes industriais devese observar essa característica no CLP 11 Estrutura Interna do CLP Como já visto o CLP é um sistema microprocessado ou seja constituise de um microprocessador ou microcontrolador um Programa Monitor uma Memória de Programa uma Memória de Dados uma ou mais Interfaces de Entrada uma ou mais Interfaces de Saída e Circuitos Auxiliares Relembramos que os módulos ou interfaces de entrada são circuitos utilizados para adequar eletricamente os sinais de entrada para que possa ser processado pela CPU ou microprocessador do CLP Para utilizar um CLP devemos saber os tipos de variáveis nos quais vamos trabalhar dentre as possíveis temos o bit o niggle o byte a word a double word e o long word Figura 30 Unidades básicas de memória de um CLP bits bytes e words Fonte Franchi e Camargo 2011 A capacidade de armazenamento de uma unidade de memória é determinada pelo número de palavras words que ela pode armazenar Os fabricantes dos CLPs detalham o tamanho da memória de aplicação O valor base é que 1k representa 1024 words palavras Assim 1k 2k e 4k são 1024 2048 e 4096 words respectivamente Um CLP possui modos de operação o modo de programação modo em que o CLP está sendo programado e enquanto este modo estiver em execução o CLP não executa nenhuma rotina O segundo é o modo de execução em que o CLP passa a fazer a varredura do código executando o que foi confi gurado no modo de programação 12 Estruturas da Programação de um CLP Não difere de um outro microcontrolador ou microprocessador em que após fazer a leitura das entradas enviase o sinal lido para dentro da memória RAM Após isso é executada as operações que foram programadas como operações de comparação operações matemáticas temporizadores contadores entre outras Terminando as operações que foram programadas o CLP envia os dados para a interface de saída sendo ela uma saída analógica saída digital ou mesmo comunicação na rede 13 Arquitetura e especificação de hardware A fi gura a seguir detalha toda estrutura interna do CLP bem como os módulos de conexão das entradas e saídas e os terminais de programação e supervisão Pode se observar como sua estrutura interna é similar a outros microcontroladores como Arduino e Tiva Launchpad Figura 31 Estrutura interna do CLP Fonte httpwwwlacoiufbabreng332aula015aula015htm Acesso 01 jun 2020 33 14 Módulos de entrada Os sinais de entrada que são empregados nos CLPs são sinais analógicos ou digitais utilizados para receber valores de sensores transmissores transdutores ou chaves Nas entradas digitais os níveis de tensão aceito nas entradas variam do tipo do CLP ou do cartão utilizado Os CLPs contam com um tipo de isolação galvânica em sua entrada normalmente composta por optoacopladores Estes são empregados para isolar circuitos de potência de circuitos eletrônicos Os tipos de entradas digitais podem ser observados na figura a seguir Figura 32 Circuito de entrada CC e CA em um CLP Fonte httpwwwlacoiufbabreng332aula015aula015htm Acesso em 01 jun 2020 Já nas entradas analógicas os níveis assumem qualquer valor dentro de uma faixa Utilizamos entradas sensíveis a tensão ou corrente E os níveis de tensão e corrente comumente empregados são os 0 a 10 VCC 0 a 5 VCC 1 a 5 VCC 5 a 5 VCC 10 a 10 VCC no caso as interfaces que permitem entradas positivas e negativas são chamadas de Entradas Diferenciais e no caso de corrente as faixas utilizadas são 0 a 20 mA ou de 4 a 20 mA Outro dado importante quando se lida com entradas e saídas analógicas é a resolução dada em bits Quanto maior este parâmetro melhor representação da grandeza analógica A seguir circuitos padrão de entradas analógicas de tensão e de corrente Figura 33 Típico circuito de entrada analógica de tensão Fonte httpwwwlacoiufbabreng332aula015aula015htm Acesso em 01 jun 2020 Figura 34 Típico circuito de entrada analógica de corrente Fonte httpwwwlacoiufbabreng332aula015aula015htm Acesso em 01 jun 2020 15 Módulos de saída Como dito no subitem 12 após o processamento dos dados recebidos pelas entradas é enviado um sinal para um sistema de saída sendo digital analógico ou de comunicação As saídas digitais são empregadas em dispositivos que recebem um sinal do tipo ligado ou desligado Estas saídas podem ser construídas de três formas diferentes a relé a transistor ou a triac As diferenças são que a saída a relé permite que você conecte um nível de tensão desejado na saída enquanto o CLP com a saída a transistor possui saída igual ao VCC do próprio CLP Quando temos saída a triac vamos conectar cargas de corrente alternada podendo ainda controlar a potência de saída assim como em um dimmer A figura a seguir detalha o circuito de cada um dos tipos de saídas digitais possíveis Figura 35 De cima para baixo circuitos de saída digital a relé a transistor e a triac respectivamente Fonte httpwwwlacoiufbabreng332aula015aula015htm Acesso em 01 jun 2020 As saídas analógicas assim como nos sinais de entrada variam em algumas faixas de valores conforme a especificação do fabricante do CLP ou do cartão utilizado Os valores típicos de tensão e corrente são iguais aos valores das entradas analógicas Este sinal é gerado a partir de um circuito de um DAC DigitaltoAnalogic Converter 34 Automação Industrial Existem também módulos de saída especiais como os de controle de velocidade de motor CC por PWM os de controle de servomotores os que controlam motores de passo os módulos de comunicação da IHM entre outros Chegamos ao fi nal da sexta aula esperamos que você tenha compreendido todo o funcionamento de um CLP bem como as características de suas entradas e saídas Vamos recordar Retomando a aula 1 Controladores Lógicos Programáveis Aprendemos através de diagramas o processo de chegada e saída de informações do CLP Além disso nos demais tópicos foi detalhado por meio de circuitos e exemplos o funcionamento de cada tipo de entrada e saída sendo esta analógica ou digital Na próxima falaremos sobre as principais linguagens de programação de um CLP Até lá Disponível em httpsdrivegooglecom filed1vxamCueOp1Nzs3qwFpfVTS43afKQ GtVview Disponível em httpsdrivegooglecomfiled1bLa IVYJ3WoGXyw4g7unQVJ9UARFQy0baview Disponível em httpsdrivegooglecomfiled1mT F1HgoE3toxpMmzBsiEv2ceFYwaqSXHview Disponível em httpsdrivegooglecomfile d1S6EgYn7R0bFVjWITsJSHf8LE8ijxEview Disponível em httpprofessorpucgoiasedubr SiteDocenteadminarquivosUpload18451material arteautomacaoindustrialpdf Vale a pena acessar ANTONELLI Pedro Luis Introdução aos Controladores Lógicos Programáveis CLPs sd Disponível em httpwwwcatalaoufgbrmat docentesstoppaapCLP2pdf Acesso em 01 jun 2020 ARAÚJO José Fábio Marinho GIOZZA William F MOURA José Antão Beltrão SAUVÉ Jacques Philippe Redes locales de computadoras protocolos de alto nível y evaluación de prestaciones Madri McGrawHill Interamericana de Espanha 1989 BENDER K Profi bus The Fieldbus for Automation New Jersey PrenticeHall1993 BISHOP Robert H The Mechatronics Handbook USA CRC Press 2002 CAPELLI A Automação industrial controle de movimento e processos contínuos 2 ed São Paulo Érica 2010 Vale a pena ler Vale a pena Minhas anotações