www.spei.br Sociedade Paranaense de Ensino e Informática Parte I Introdução 2 1
Uma máquina pode fazer o trabalho de cinquenta pessoas comuns. Máquina alguma pode fazer o trabalho de um homem incomum. Elbert Hubbard Editor Americano 1865-1915 3 História O CLP - Controlador Lógico Programável tem a sua história desde 1960 e foi a maior revolução que ocorreu no mundo da eletrônica na área de automação industrial. Antes do surgimento dos CLP s as tarefas de comando e controle de máquinas e processos Industriais eram feitas por relés eletromagnéticos, especialmente projetados para este fim, o resultado era um volume considerável de dispositivos dispostos sobre painéis com grande espaço e pouca flexibilidade. 4 2
5 Introdução CLP Controlador Lógico Programável PLC Programmable logic controller Equipamento utilizado em sistemas de automação 6 3
CLP/PLC 7 Definição A NEMA (National Electrical Manufacturing Association - USA) definiu, em 1978, o controlador programável da seguinte forma: 8 4
CLP - Controlador Lógico Programável Um controlador programável é um aparelho eletrônico digital que contém uma memória programável para armazenamento de instruções que são utilizadas para implementar funções específicas, tais como lógica, sequênciamento, temporização, contagem e aritmética, com o objetivo de controlar máquinas e processos. 9 Visão Geral CLP é um computador projetado para trabalhar no ambiente industrial. 10 5
Definição (I) Sistema eletrônico operando digitalmente, projetado para uso em um ambiente industrial, que usa uma memória programável para a armazenagem interna de instruções orientadas para o usuário para implementar funções específicas, tais como lógica, sequencial, temporização, contagem e aritmética, para controlar, por meio de entradas e saídas digitais ou analógicas, vários tipos de máquinas ou processos. 11 Definição (II) O Controlador programável e seus periféricos associados são projetados para serem facilmente integráveis em um sistema de controle industrial e facilmente usados em todas suas funções previstas. 12 6
Mercado Atual Rápido Flexível 13 Automação Controle do sistema de produção Controle de processos industriais 14 7
Aplicações (I) Indústria de Plástico; Controle de malhas; Indústria Petroquímica; Sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition); Sistemas de controle estatístico de processo; Sistema de controle de estações; Sistemas de controle de células de manufatura; Montagem automatizada; 15 Aplicações (II) Processos de empacotamento, engarrafamento, enlatamento, transporte e manuseio de materiais, usinagem; Geração de energia; Sistemas de controle predial de ar condicionado; Sistemas de segurança; Sistemas de tratamento de água; Indústrias de alimentos, bebidas, automotiva, química, têxtil, plásticos, papel e celulose, farmacêutica e siderúrgica/metalúrgica, mineração, entre outras. 16 8
Histórico (I) Surgimento: Indústria Automobilística em 1968 por Richard Morley, engenheiro da Hydronic Division da General Motors. 17 Problema: custo e dificuldade de mudar a lógica de controle dos painéis de comando (lógica de relés); Histórico (II) 18 9
Histórico (III) Objetivos: flexibilidade de utilização; facilidade de programação; facilidade de expansão. 19 Gerações 1a GERAÇÃO: Programação em Assembly. Era necessário conhecer o hardware do equipamento, ou seja, a eletrônica do projeto do CLP. 2a GERAÇÃO: Apareceram as linguagens de programação de nível médio. Foi desenvolvido o Programa monitor que transformava para linguagem de máquina o programa inserido pelo usuário. 3a GERAÇÃO: Os CLPs passam a ter uma entrada de programação que era feita através de um teclado, ou programador portátil, conectado ao mesmo. 4a GERAÇÃO: É introduzida uma entrada para comunicação serial, e a programação passa a ser feita por meio de computadores. Com este advento surgiu a possibilidade de testar o programa antes do mesmo ser transferido ao módulo do CLP, propriamente dito. 5a GERAÇÃO: Os CLPs de quinta geração vem com padrões de protocolo de comunicação para facilitar a interface com equipamentos de outros fabricantes, e também com Sistemas Supervisórios e Redes Internas de comunicação. 20 10
Vantagens Menor espaço; Menor consumo de energia elétrica; Programáveis; Tem a flexibilidade para expansão do número de entradas e saídas; Reutilizáveis; Maior confiabilidade; Maior flexibilidade; Maior rapidez na elaboração dos projetos; Interfaces de comunicação com outros CLPs e computadores; Necessita de uma reduzida equipe de manutenção; 21 22 11
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29 Comunicação entre CLP e computador 30 15
IHM 31 IHM touch screen 32 16
Classificação dos CLPs Os CLPs podem ser classificados segundo a sua capacidade: Nano e micro CLPs: possuem até 16 entradas e saídas. Normalmente são compostos por um único módulo com capacidade de memória máxima de 512 passos. CLPs de médio porte: capacidade de entrada e saída em até 256 pontos, digitais e analógicas. Permitem até 2048 passos de memória. CLPs de grande porte: construção modular com CPU principal e auxiliares. Módulos de entrada e saída digitais e analógicas, módulos especializados, módulos para redes locais. Permitem a utilização de até 4096 pontos. A memória pode ser otimizada para o tamanho requerido pelo usuário. 33 Tipos de CLP 34 17
Componentes do CLP O hardware de um CLP modular é composto basicamente por 5 elementos: Fonte de Alimentação Chassi ou Rack de Montagem Processador ou CPU Cartões de E/S Unidade de Programação 35 Unidade de programação 36 18
Comandos Elétricos x CLPs 37 Exemplo: Comando de um motor antes do CLP 38 19
Exemplo: Comando de um motor depois do CLP 39 Atividade #1 Estudo de Caso: Exemplos de Aplicações 40 20