Controladores Lógicos Programáveis

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CLP
CLP
O Controle Lógico Programável (CLP), conhecido em inglês
como Programmable Logic Controller (PLC), é um dispositivo
eletrônico utilizado em sistemas de automação industrial.
Ele é projetado para controlar, monitorar e gerenciar
processos e operações em máquinas e equipamentos,
substituindo circuitos de relés e temporizadores convencionais
por uma solução mais flexível e programável.
TIPOS DE CLP
Os CLPs podem ser classificados de várias formas,
dependendo de fatores como tamanho, complexidade,
aplicação e capacidade de expansão.
Os principais tipos são:
CLP COMPACTOS;
CLP MODULARES.
CLP´s COMPACTOS
Os Controladores Lógicos Programáveis Compactos são dispositivos
integrados que combinam a CPU, módulos de entradas e saídas (I/O) e a fonte de
alimentação em uma única unidade.
Eles são projetados para oferecer uma solução simplificada e eficiente para o
controle de processos em aplicações menos complexas e com restrições de espaço.
CLP´s COMPACTOS - CARACTERÍSTICAS
DESIGN INTEGRADO:
• Unidade Única: Todos os componentes necessários para o controle são
incorporados em um único invólucro, incluindo a CPU e os módulos
I/O.
• Fácil Instalação: Menor quantidade de cabeamento e configuração
necessária, facilitando a instalação e a manutenção.
CLP´s COMPACTOS - CARACTERÍSTICAS
CAPACIDADE LIMITADA DE I/O:
• Entradas e Saídas Fixas: Normalmente possuem um número
fixo de entradas e saídas digitais e analógicas.
• Expansão Limitada: Alguns modelos permitem a adição de
módulos de expansão, mas em menor escala comparado aos
CLPs modulares.
CLP´s COMPACTOS - CARACTERÍSTICAS
TAMANHO FÍSICO REDUZIDO:
•Compacto: Projetados para caber em espaços pequenos e
painéis de controle compactos.
•Portátil: Facilmente transportável e reconfigurável para
diferentes aplicações.
CLP´s COMPACTOS - CARACTERÍSTICAS
DESEMPENHO ADEQUADO:
•Processamento Suficiente: Capazes de executar controle
básico e algumas tarefas de automação de nível intermediário.
•Menos Potência de Processamento: Em comparação com CLPs
de alto desempenho, eles têm uma capacidade de
processamento mais modesta.
CLP´s COMPACTOS - CARACTERÍSTICAS
PROGRAMAÇÃO E INTEGRAÇÃO:
•Compatibilidade com Software de Programação: Suportam as
principais linguagens de programação de CLP, como Ladder
Diagram e Texto Estruturado.
•Comunicação Básica: Integração com redes de automação
simples e protocolos de comunicação básicos (por exemplo,
Modbus, Ethernet).
VANTAGENS DOS CLPS COMPACTOS
CUSTO
• Preço Acessível: Normalmente mais econômicos do que os CLPs
modulares, tornando-os ideais para aplicações com orçamento
limitado.
• Menores Custos de Manutenção: Menos peças e componentes
significam menores custos de manutenção ao longo do tempo.
SIMPLICIDADE DE USO:
• Fácil Configuração: Menos complexidade na configuração inicial e na
programação.
• Rápida Implementação: Tempo de implementação mais curto devido à
simplicidade de integração e configuração.
VANTAGENS DOS CLPS COMPACTOS
ADEQUADO PARA APLICAÇÕES MENORES:
• Ideal para Controle Básico: Adequados para controlar
pequenos processos ou máquinas individuais.
•Uso em Automação de Máquinas: Perfeito para aplicações em
máquinas autônomas ou pequenos sistemas de automação.
VANTAGENS DOS CLPS COMPACTOS
VERSATILIDADE:
•Aplicações Diversas: Podem ser usados em várias indústrias,
desde manufatura e embalagens até HVAC e controle de luzes.
•Personalização Limitada, mas Suficiente: Embora menos
flexíveis que os CLPs modulares, eles ainda podem ser
configurados para uma ampla gama de tarefas.
EXEMPLOS DE CLP COMPACTOS
Siemens S7-1200
• Entradas/Saídas: Modelos com até 24 entradas digitais e 16 saídas digitais.
• Comunicação: Suporte a Ethernet, PROFINET e módulos de expansão para 
comunicação adicional.
• Aplicações: Automação de pequenas máquinas e processos industriais simples.
EXEMPLOS DE CLP COMPACTOS
Schneider Electric Modicon M221
• Entradas/Saídas: Até 40 pontos de I/O integrados, expansível com
módulos adicionais.
• Comunicação: Ethernet, USB e suporte para protocolos como Modbus.
• Aplicações: Automação de máquinas pequenas e sistemas de controle
de processos.
CLP- MODULARES
Um Controlador Lógico Programável (CLP) modular é um
dispositivo eletrônico utilizado na automação industrial para controlar e
monitorar processos em máquinas e equipamentos.
Ele é composto por módulos interconectados que podem ser
facilmente adicionados ou removidos, permitindo uma maior
flexibilidade e escalabilidade na implementação de sistemas de
automação.
CARACTERÍSTICAS DOS CLPS MODULARES
ARQUITETURA MODULAR:
•Módulos Independentes: A estrutura é composta por uma CPU
central e múltiplos módulos de I/O, comunicação e outras
funções especializadas.
•Rack ou Barramento: Os módulos são montados em um rack
ou conectados por um barramento comum, facilitando a adição
ou substituição de módulos.
CARACTERÍSTICAS DOS CLPS MODULARES
ALTA CAPACIDADE DE EXPANSÃO:
•Número Ilimitado de Módulos: Capacidade de adicionar
numerosos módulos de I/O para aumentar a capacidade de
controle.
• Flexibilidade na Configuração: Permite combinar diferentes
tipos de módulos (digitais, analógicos e especiais) para adaptar
o sistema a várias tarefas.
CARACTERÍSTICAS DOS CLPS MODULARES
DESEMPENHO AVANÇADO:
•Processadores Potentes: A CPU central possui alta 
capacidade de processamento para lidar com tarefas 
complexas e tempo real.
•Memória Ampla: Mais memória para armazenar 
programas grandes e processar dados volumosos.
CARACTERÍSTICAS DOS CLPS MODULARES
INTEGRAÇÃO DE FUNÇÕES AVANÇADAS:
•Controle de Movimento e Robótica: Suporte para
módulos especializados que permitem controlar motores
e sistemas de movimento.
•Processamento de Sinais: Capacidade de processar
sinais analógicos complexos e realizar cálculos
avançados.
CARACTERÍSTICAS DOS CLPS MODULARES
CONECTIVIDADE EXTENSIVA:
•Múltiplos Protocolos de Comunicação: Suporte para
diversos protocolos de comunicação industrial, como
Ethernet/IP, PROFINET, Modbus, entre outros.
• Integração com Redes de Automação: Facilidade de
integração com sistemas SCADA e outras redes
industriais.
CARACTERÍSTICAS DOS CLPS MODULARES
REDUNDÂNCIA E CONFIABILIDADE:
•Sistemas Redundantes: Opções para configurações
redundantes de CPU e I/O para aumentar a
confiabilidade e garantir a continuidade do processo.
•Diagnóstico Avançado: Funções integradas de
diagnóstico e monitoramento para manutenção
preventiva e detecção de falhas.
VANTAGENS DOS CLPS MODULARES
ESCALABILIDADE:
•Expansão Flexível: A capacidade de adicionar ou
remover módulos permite que o sistema cresça com as
necessidades do processo.
• Investimento Gradual: Possibilidade de começar com
uma configuração básica e expandir conforme
necessário, otimizando os custos de investimento inicial.
VANTAGENS DOS CLPS MODULARES
CUSTOMIZAÇÃO:
Configuração Sob Medida: O sistema pode ser configurado com
precisão para atender às necessidades específicas da aplicação, seja em
termos de número de I/O, capacidade de processamento ou funções
especializadas.
Módulos Especiais: Suporte para módulos especializados, como
módulos de segurança, módulos de controle de movimento ou módulos
de comunicação.
VANTAGENS DOS CLPS MODULARES
DESEMPENHO E CONFIABILIDADE:
•Alta Performance: Capacidade de lidar com processos
complexos e requisitos de controle em tempo real.
•Confiabilidade: Projetados para ambientes industriais
rigorosos, com opções de redundância para aumentar a
disponibilidade do sistema.
VANTAGENS DOS CLPS MODULARES
FACILIDADE DE MANUTENÇÃO:
• Substituição Simples de Módulos: Os módulos podem ser
substituídos ou adicionados sem grandes alterações no
sistema.
•Diagnóstico e Monitoramento: Funções integradas que
facilitam a detecção de problemas e a manutenção preventiva.
VANTAGENS DOS CLPS MODULARES
INTEGRAÇÃO E COMUNICAÇÃO:
•Conectividade Ampla: Suporte para uma vasta gama de
protocolos de comunicação, facilitando a integração com
outros sistemas e dispositivos.
•Capacidadede Rede: Fácil integração em redes industriais e
sistemas SCADA para controle e monitoramento centralizado.
EXEMPLOS DE CLPS MODULARES
Siemens SIMATIC S7-1500
• Modularidade: Suporte a uma vasta gama de módulos de I/O e
funções especializadas.
• Desempenho: Processador de alto desempenho com capacidade para
aplicações complexas e tempo real.
• Comunicação: Integrado com PROFINET, PROFIBUS e outros protocolos
industriais.
COMPARAÇÃO
CLP – LINGUAGENS GRÁFICAS
PROGRAMAÇÃO CLP
Os controladores lógicos programáveis (CLP) desempenham um papel
crucial na automação industrial, controlando máquinas e processos em uma
variedade de setores.
Uma das principais considerações ao programar um CLP é a escolha da
linguagem de programação adequada. Existem várias opções disponíveis, cada
uma com suas próprias características e vantagens.
LINGUAGEM LADDER ( LD) 
LINGUAGEM LADDER ( LD)
A linguagem Ladder, também conhecida como diagrama de
contatos, é uma das linguagens de programação mais antigas e
amplamente utilizadas para CLPs.
A Ladder é visualmente intuitiva, com uma representação gráfica
dos circuitos elétricos e permite a fácil compreensão e depuração do
programa.
É uma ótima opção para programadores familiarizados com
esquemas elétricos e fornece uma abordagem passo a passo para a
lógica de controle.
LINGUAGEM LADDER ( LD) 
Ladder é baseada em símbolos gráficos que representam
dispositivos e operações de controle, como relés, contatos,
bobinas e temporizadores.
O nome "ladder" (escada, em inglês) vem da forma como
os programas são representados graficamente, com os símbolos
organizados em uma estrutura que lembra uma escada.
Essa estrutura permite que os programadores visualizem
facilmente a lógica de controle e as interações entre os
dispositivos.
LINGUAGEM LADDER ( LD) 
Na linguagem Ladder, os circuitos são
construídos usando contatos que representam
entradas do sistema (como sensores) e bobinas
que representam saídas (como atuadores).
CONCEITOS BÁSICOS
Antes do estudo da linguagem Ladder e para
compreender como funciona um CLP, é importante
conhecer alguns conceitos:
• Estados ou níveis lógicos
• Funções lógicas
• Operações lógicas
CONCEITOS BÁSICOS
ESTADOS OU NÍVEIS LÓGICOS
Em sistemas digitais, trabalha-se com dois
estados ou níveis lógicos, pois a eletrônica digital
apoia-se no princípio da lógica que considera uma
proposição ou verdadeira ou falsa.
CONCEITOS BÁSICOS
ESTADOS OU NÍVEIS LÓGICOS
Assim, um ponto qualquer do circuito digital
pode assumir apenas um de dois estados:
CONCEITOS BÁSICOS
FUNÇÃO LÓGICA
A função lógica (f) é uma variável dependente e
binária.
Seu valor é o resultado de uma operação lógica em
que se inter-relacionam duas ou mais variáveis binárias.
As funções lógicas operam com variáveis
independentes (elementos de entrada em um circuito) e
com variáveis dependentes (elementos de saída).
CONCEITOS BÁSICOS
FUNÇÃO LÓGICA
As funções lógicas são expressões matemáticas
que manipulam valores lógicos (tipicamente
representados por 0 e 1) e produzem um resultado
lógico.
Exemplos comuns de funções lógicas incluem
AND, OR, NOT, NAND, NOR e XOR.
CONCEITOS BÁSICOS
OPERAÇÕES LÓGICAS
A relação entre duas ou mais variáveis que representam
estados é estabelecida através de operações lógicas.
As operações lógicas são:
• Produto ou multiplicação lógica.
• Soma lógica.
• Inversão.
Essas operações, nos circuitos ou sistemas lógicos, são
efetuadas por blocos denominados portas lógicas, e que nos
CLPs, são chamadas também de funções lógicas.
CONCEITOS BÁSICOS
AND
A operação lógica AND (E) retorna verdadeiro
(1) somente se ambos os operandos forem
verdadeiros, caso contrário, retorna falso (0). Sua
representação matemática é A⋅B
CONCEITOS BÁSICOS
NAND
A operação lógica NAND (NÃO E) é a negação da
operação AND. Retorna falso apenas quando ambos
os operandos são verdadeiros, caso contrário,
retorna verdadeiro. Sua representação matemática é
A⋅B
CONCEITOS BÁSICOS
OR
A operação lógica OR (OU) retorna verdadeiro
(1) se pelo menos um dos operandos for
verdadeiro, caso contrário, retorna falso (0). Sua
representação matemática é A+B.
CONCEITOS BÁSICOS
NOR
A operação lógica NOR (NÃO OU) é a negação
da operação OR. Retorna verdadeiro apenas quando
ambos os operandos são falsos, caso contrário,
retorna falso. Sua representação matemática é A+B
CONCEITOS BÁSICOS
XOR
A operação lógica XOR (OU exclusivo) retorna
verdadeiro se os operandos tiverem valores
diferentes, e falso se tiverem valores iguais. Sua
representação matemática é A⊕B
CONCEITOS BÁSICOS
NOT
A operação lógica NOT (NÃO) inverte o valor de
seu único operando. Ou seja, se o operando for
verdadeiro, retorna falso, e se for falso, retorna
verdadeiro. Sua representação matemática é A
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO LADDER
•O diagrama de contatos (Ladder) consiste em um
desenho formado por duas linhas verticais, que
representam a fonte de alimentação, nas quais são
inseridas linhas de programação.
•Essas linhas são onde o circuito de controle é montado
de acordo com a lógica de funcionamento da máquina
e suas funções.
SIMBOLOGIA LADDER 
•Entre as duas linhas verticais são desenhados ramais
horizontais que possuem chaves, que podem ser
normalmente abertas ou fechadas e representam os
estados das entradas do CLP.
•O fluxo lógico se dá da esquerda para a direita e de
cima para baixo, bem como o diagrama de programação
pode conter uma ou várias linhas de programação,
dependendo da lógica de programação utilizada.
https://www.mundodaeletrica.com.br/como-funciona-um-clp-para-que-serve/
SIMBOLOGIA LADDER
Toda programação Ladder de determinado
equipamento estará constituída entre as barras
de alimentação.
ENTRADAS
É o local onde são inseridos botoeiras, sensores, fim
de curso, contatos de relés, contatos de temporizadores,
contatos de contadores, por exemplo, obedecendo à
lógica de programação.
ENTRADAS
Nos CLP’s, as entradas podem ser representadas pelas seguintes
nomenclaturas:
• E0, E1, E2, …, En: Entrada 1, Entrada 2, …, Entrada n
• I0, I1, I2, …, In: Input 1, Input 2, …, Input n
• DI0, DI1, DI2, …, DIn: Digital Input 0, Digital Input 1, Digital Input 2,
…, Digital Input n
• AI0, AI1, AI2, …, AIn: Analog Input 0, Analog Input 1, Analog Input 2,
…, Analog Input n
ENTRADAS
Se um CLP tem 4 entradas digitais, por exemplo,
então será E0, E1, E2, E3 ou I0, I1, I2, I3, dependendo de
qual nomenclatura do fabricante.
Nos diagramas Ladder, os elementos de entrada se
combinam para gerar um resultado lógico booleano que,
por sua vez, é designado a uma saída.
SAÍDAS
É o local onde são inseridos os elementos finais de
um sistema de acionamento, ou seja, é o local onde são
alimentadas as bobinas de saídas dos dispositivos
utilizados na programação.
SAÍDAS
As saídas podem ser representadas pelas seguintes nomenclaturas:
• S0, S1, S2, …, Sn: Saída 1, Saída 2, …, Saída n
• O0, O1, O2, …, On: Output 1, Output 2, …, Output n
• DO0, DO1, DO2, …, DOn: Digital Output 0, Digital Output 1, Digital Output
2, …, Digital Output n
• AO0, AO1, AO2, …, AOn: Analog Output 0, Analog Output 1, Analog
Output 2, …, Analog Output n
• Da mesma forma que as entradas, se um CLP tem 4 saídas digitais, então
será S0, S1, S2, S3 ou O0, O1, O2, O3, dependendo de qual nomenclatura
do fabricante.
SAÍDAS
O CLP não entende terminologias como chaves e relés,
porém interpreta simbologias de entradas, bobinas de saídas,
entre outros.
A linguagem Ladder converte a simbologia em uma
linguagem que a CLP entenda.
Ela é padronizada pelo órgão internacional IEC
(International ElectroTechnical Commission) dentro da norma
IEC 61131-3, publicada em 1993.
SIMBOLOGIA LADDER
CONTATOS
Os contatos são os elementos básicos da linguagem
Ladder e representam as entradas lógicas situadas
externamente ao sistema. Eles podem ser normalmente
aberto (NA) ou normalmente fechado (NF).
BOBINAS
A Bobina é o elemento que, ao ser acionado, muda seu
estado (0/ 1) e de outros elementosa ela associados.
Para que ocorra mudança de estado na bobina, os
elementos a ela interligados devem resultar numa operação
lógica verdadeira.
A bobina deve ser alocada obrigatoriamente na última
coluna do diagrama Ladder, que corresponde à saída.
BOBINA SET E RESET
BOBINA SET E RESET
SET ativa uma saída específica. Uma vez que a saída é
ativada por SET, ela permanece ativada (ligada)
independentemente de mudanças nas condições que causaram
sua ativação inicial. A saída só será desativada quando uma
instrução de RESET for aplicada a essa mesma saída.
RESET desativa uma saída previamente ativada por uma
instrução SET. Quando uma condição de Reset é verdadeira, a
saída é desligada (desativada) e permanece desligada até que
uma nova instrução SET seja aplicada.
ESTRUTURA BÁSICA DO DIAGRAMA Ladder (LD)
?
?
VANTAGENS DO LADDER
•Facilidade de entendimento: linguagem Ladder é
intuitiva e fácil de entender para engenheiros e técnicos,
especialmente aqueles familiarizados com diagramas
elétricos.
•Aproximação com o mundo real: é baseada em símbolos
que refletem dispositivos e operações de controle reais,
como contatos e bobinas, o que facilita a visualização e a
depuração do programa.
VANTAGENS DO LADDER
Rápido desenvolvimento: Para programadores
familiarizados com a lógica de controle elétrico, a criação
de programas em linguagem Ladder pode ser rápida e
eficiente, especialmente para lógicas simples.
Ampla adoção na indústria: é uma das linguagens de
programação mais usadas em sistemas de controle
industrial, o que significa que há muitos recursos
disponíveis e uma grande base de conhecimento para
ajudar os programadores.
DESVANTAGENS DO LADDER
Limitações de expressividade: A linguagem Ladder pode
ser limitada em sua capacidade de expressar certas
lógicas complexas, especialmente quando comparada a
linguagens de programação textual mais avançadas.
Dificuldade em projetos complexos: Para programas
muito complexos, a representação gráfica em linguagem
Ladder pode se tornar confusa e difícil de manter,
exigindo uma divisão cuidadosa em várias seções.
DESVANTAGENS DO LADDER
Escalabilidade limitada: Em sistemas muito grandes e
complexos, a escalabilidade da linguagem Ladder pode se
tornar um problema, já que a visualização e a organização
dos diagramas podem se tornar complicadas.
Curva de aprendizado para iniciantes: Para aqueles que
não estão familiarizados com conceitos elétricos e
diagramas de contatos, a linguagem Ladder pode ter uma
curva de aprendizado difícil, especialmente em
comparação com linguagens de programação textual mais
tradicionais.
APLICAÇÕES DA LINGUAGEM LADDER
• Automação Industrial: A aplicação mais comum da linguagem Ladder é
em sistemas de automação industrial, onde é usada para controlar
máquinas, processos de fabricação e linhas de produção.
• Controle de Processos: É empregada para controlar e monitorar
processos industriais, como temperatura, pressão, nível de líquidos e
fluxo.
• Montagem de Máquinas: Na fabricação de máquinas industriais, é
usada para controlar operações como movimento de motores,
acionamento de válvulas e atuadores, e interação com sensores.
• Sistemas de Embalagem: Em linhas de embalagem e rotulagem, é
usada para controlar o transp.orte de produtos, a selagem de
embalagens .
EXERCÍCIOS
1. Quais são os tipos de CLP?
2. Explique os dois tipos de CLP e quais são as vantagens de cada?
3. Faça um comparativo dos tipos de clp destacando pontos importantes.
4. O que é uma linguagem Ladder?
5. Por que a Linguagem Ladder é considerada fácil?
6. Diferencie Nível lógico, função lógica e operação lógica.
7. Diferencie as portas lógica NAND, NOR, EXOR
8. Explique o funcionamento da Linguagem Ladder?
9. O que são entradas e saídas no Ladder?
10.O que são os contatos, bobinas e bobinas set, boninas reset no Ladder?
11.Quais são as vantagens e desvantagens da linguagem Ladder?
12.Cite aplicações da linguagem Ladder.
EXERCÍCIOS
13. Explique o ladder do slide 63.
14. A tabela verdade abaixo, constituída pelas variáveis de entradas binárias A e B, 
tem como resultante a função binária S.
EXERCÍCIOS
Pretende-se implementar a função S, e para isso são apresentados os circuitos 
digitais com portas lógicas a seguir:
Considerando as informações apresentadas acima, é correto afirmar APENAS que:
A) o circuito IV representa a função S.
B) os circuitos I e IV representam a função S.
C) os circuitos I e II representam a função S.
D) o circuito II representa a função S.
E) o circuito III representa a função S.