CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS (45)

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CLP- CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL 
 
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER 
 
 
Resumo: Este artigo tem por objetivo descrever funcionalidade do CLP (Controlador Lógico Programável.) um 
dispositivo eletrônico digital. 
 
Palavra - Chave: Controlador Lógico Programável 
 
Abstract: The objective of this article is to describe functionality of CLP (programmable logic controller.) an electronic 
device. 
 
Keyword: programmable logic controller. 
 
 
 
Autora: Marilourdes da Silva Mello 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUÇÃO 
 Globalização versos Tecnologia, Industrialização 
versos Produção em grande escala; estes são os fatores 
que levaram a necessidade de desenvolver um dispositivo 
que substituísse os painéis de controle a reles e que fosse 
possível alterar uma produção sem ter que refazer toda a 
lógica dos reles, e contadores. Assim sendo, foi 
desenvolvido um sistema que desenvolvesse tais funções, 
e que desde então, ganha mais funções e aplicações, e que 
hoje é conhecido como controlador lógico programável 
(CLP). O dispositivo mais utilizado que tornou possível 
este tipo de sistema foi o CLP. O CLP surgiu na década 
de 60, e ainda existem muitas empresas do ramo da 
indústria, que envolve a automação, que possuem poucas 
experiências com eles. A grande vantagem desse 
dispositivo esta na possibilidade de reprogramação, sem 
necessidade de realizar modificações de hardware. Mais o 
que impulsionou a saída da automação das indústrias, 
para os prédios e residências, foi à popularização e o 
desenvolvimento dos computadores pessoais. De fato, 
atualmente o que se busca é a conectividade entre os 
diversos dispositivos, que integram um sistema 
automatizado e os computadores pessoais. 
FUNCIONALIDADE DO CONTROLADOR 
LÓGICO PROGRAMÁVEL. 
 Controlador Lógico Programável ou Controlador 
Programável, conhecido também por suas siglas CLP ou 
CP e pela sigla de expressão inglesa PLC (Programmable 
Logic Controller), é um computador especializado, 
baseado num microprocessador que desempenha funções 
de controle - controle de diversos tipos e níveis de 
complexidade. Geralmente as famílias de Controladores 
Lógicos Programáveis são definidas pela capacidade de 
processamento de um determinado numero de pontos de 
Entradas e/ou Saídas (E/S). 
 Controlador Lógico Programável é um 
equipamento eletrônico digital com hardware e software 
compatíveis com aplicações industriais. Segundo a 
NEMA (National Electrical Manufacturers Association), é 
um aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória 
programável para armazenar internamente instruções e 
para implementar funções específicas, tais como lógica, 
seqüenciamento, temporização, contagem e aritmética, 
controlando, por meio de módulos de entradas e saídas, 
vários tipos de máquinas ou processos. ”Segundo 
MORAES e CASTRUCCI (p.31, 2001), é responsável 
pela execução do programa do usuário, atualização da 
memória de dados e memória de imagem”. 
 I/O(módulos de entrada e saídas), onde se comunica com 
os sensores e contadores. Interface Homem Maquina 
(IHM), Memória (para armazenamento de dados).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.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.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), Profibus 
(Siemens), Unitelway (Telemecanique - Schneider 
Eletric) e DeviceNet (Allen Bradley), entre muitos 
outros.Redes de campo abertas como PROFIBUS-DP são 
de uso muito comum com CLPs permitindo aplicações 
complexas na indústria automobilística, siderurgica, de 
papel e celulose, e outras.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.A idéia inicial do CLP foi de um 
equipamento com as seguintes características resumidas: 
Facilidade de programação, Facilidade de manutenção 
com conceito plug-in, Alta confiabilidade, Dimensões 
menores que painéis de Relês, para redução de custos, 
Envio de dados para processamento centralizado, Preço 
competitivo, Expansão em módulos;Mínimo de 4000 
palavras na memória.Podemos didaticamente dividir os 
CLP's historicamente de acordo com o sistema de 
programação por ele utilizado: 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.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.O CLP 
monitora o estado das entradas e saídas, em resposta às 
instruções programadas na memória do usuário, e 
energiza ou desenergiza as saídas, dependendo do 
resultado lógico conseguido através das instruções de 
programa. O programa é uma seqüência de instruções a 
serem executadas pelo CLP para executar um processo. A 
tarefa do CLP é ler, de forma cíclica, as instruções 
contidas neste programa, interpreta-las e processar as 
operações correspondentes. Um CLP deve realizar 
basicamente as seguintes funções: a) Processamento do 
programa e b) Varredura das entradas e saídas. Os 
principais pontos de aplicações dos CLP’s são: a) 
Máquinas: Máquinas operatrizes, máquinas têxteis, 
máquinas para fundição, máquinas para indústria de 
alimentos, etc. Indústria: Mineração, siderúrgicas, 
aciarias, laminadoras, etc. O HOMEM X A MÁQUINA 
Na automação industrial, as máquinas substituem tarefas 
tipicamente mentais, tais como memorizações, cálculos e 
supervisões. Os CLP’s dominam os dispositivos 
pneumáticos, hidráulicos, mecânicos e eletroeletrônicos. 
Os CLP’s substituem a ação do homem como sistema de 
controle, e podem controlar grandezas tais como vazão, 
temperatura, pressão, nível, velocidade, torque, 
densidade, rotação, voltagem e corrente elétrica, ou seja, 
as variáveis de controle de um processo industrial. O 
primeiro projeto de CLP foi desenvolvido pela General 
Motors para substituírem os sistemas de relés e reduzir os 
custos de modificações e sucateamento dos controladores 
 
das linhas de produção, devido a alteração nos modelos 
de carros (1968). Sendo os primeiros CLP’s fabricados 
para a indústria automobilística com total equivalência da 
lógica a relés (1969). Já em 1971 surgem os primeiros 
CLP’s controladores de outros processos. Em 1973 os 
CLP’s começam a ficar inteligentes e ter processamento 
aritmético, controle de impressora, transferência de dados 
e operações matriciais. No mesmo ano de 1973, é 
introduzido os controles de PID’s analógicos, permitindo 
a sua difusão para áreas de fornos, controles hidráulicos e 
pneumáticos. Em 1976 inicia-se a utilização de CLP’s em 
configurações hierárquicas, integrando todo o sistema de 
fabricação. Em 1977 começa a diminuir o tamanho físico 
dos CLP’s com novas e modernas técnicas de 
microprocessamento. Em 1978 começa a popularização 
dos CLP’s que contribui muito para o aumento das 
vendas. Em 1980 inicia uma nova geração de módulos 
inteligentes que passam a dar mais velocidade ao 
gerenciamento dos processos utilizando CLP. No inicio 
da década de 80 começa uma grande evolução quanto ao 
hardware, surgem novas tecnologias nos processadores 
que os tornam mais rápidos, proporcionando maior 
eficácia nos controles de processos, diminuição no 
tamanho do equipamento com circuitos híbridos, 
barateando muito o custo final do equipamento chegando 
a compensar a aplicação de CLP’s quando fossem utilizar 
de 4 a 6 relés. Essa prática diminui muito também o custo 
da manutenção e ou alteração dos sistemas para atender 
variações do processo. Apesar de todas essas mudanças 
na estrutura física não houve mudanças no seu 
funcionamento lógico básico. Hoje, podemos encontrar os 
mais vários modelos disponíveis no mercado que se 
diferenciam de fabricante para fabricante em relação ao 
seu formato, tipos de cartões (módulos de entradas e 
saídas) usados, quantidade de pontos nos cartões, 
configurações gerais e softwares de configurações, mas a 
lógica de programação é muito semelhante entre eles, 
principalmente a programação em Ladder, que veremos 
mais adiante. 
 Processamento do trabalho: O CLP processa o 
programa do usuário em ciclo fechado. O programa do 
usuário tem um inicio e um fim, o processador começa o 
processamento no início do programa e quando chega ao 
fim, atualiza as entradas e saídas e inicia novamente o 
processamento do programa. O CLP somente executa 
aquilo que foi programado a executar. O tempo de ciclo 
do CLP é de alguns milissegundos por 1024 bytes de 
instruções. Ao ser energizado, o CLP cumpre uma rotina 
de inicialização gravada em seu sistema operacional. Essa 
rotina realiza as seguintes tarefas: Limpeza das memórias 
imagens , Teste da memória RAM , Teste de 
executabilidade do programa. Após a execução dessas 
rotinas, a CPU passa a fazer uma varredura constante, ou 
seja, uma leitura seqüencial das instruções em "loop". 
Após o CLP fazer a varredura no programa do usuário, 
este transfere os dados da memória-imagem das saídas 
para o módulo de saída, realiza a leitura do módulo de 
entrada e atualiza a memória-imagem das entradas. Estas 
entradas e saídas são pontos de comunicação dos 
equipamentos de processo com o CLP. A primeira 
varredura passa pelas entradas para verificar seus estados 
lógicos e armazenar esses dados. Após ter verificado o 
estado lógico da última entrada, ela atualiza a tabela 
imagem de entrada com esses dados. A varredura das 
entradas normalmente gira em torno de 2 ms. Uma vez 
gravados os estados lógicos das entradas na respectiva 
tabela-imagem, o microprocessador inicia a execução do 
programa de acordo com as instruções gravadas. Após o 
processamento do programa, o microprocessador 
armazena os dados na tabela-imagem da saída. Após a 
atualização da tabela-imagem, o microprocessador 
transfere esses dados para o módulo de saída a fim de 
ligar ou desligar os elementos que se encontram no 
campo. O tempo de processamento das instruções 
depende da quantidade de passos do programa, podendo 
variar entre 1 e 80 ms. Após a transferência dos dados da 
tabela-imagem da saída para os módulos de saída, o ciclo 
do CLP termina e a varredura é reiniciada. Os CLP’s 
contém uma proteção para garantir que o ciclo seja 
executado em menos de 200 ms. Se o controlador não 
executar o ciclo em menos de 200 ms por algum erro de 
programação, ele se desliga e reseta as saídas. Essa 
proteção se chama time watch dog (cão de guarda do 
tempo). 
 A memória EPROM contém o programa que inicia o 
CLP, armazena os programas executivos (sistema) e 
gerencia o roteiro de dados e a seqüência de operação. A 
CPU trabalha junto com este programa já em EPROM, 
elaborado pelo fabricante que apresenta dados referentes 
a este CLP e ao seu desempenho. 
programmable logic controller É uma memória de 
aplicação, que armazenao programa do usuário. Esta 
área, reservada ao programa do usuário, contém alguns 
 
Kbytes de palavras-livres que serão processadas pela 
CPU. Nesta área, entra-se com o programa que se deseja 
executar em relação ao equipamento. A CPU processa 
este programa, atualiza a memória de dados internos e 
imagem E/S e retorna novamente para esta área de 
memória. A posição da seletora RUN e PROG indica se o 
CLP está ou não operando o programa de aplicação RUN: 
O CLP está operando o programa de aplicação. A 
varredura do programa de aplicação é cíclica, o CLP faz a 
varredura e a execução do programa de aplicação. As 
saídas serão energizadas ou desenergizadas de acordo 
com o programa de aplicação. PROGR: O CLP não está 
operando o programa de aplicação. Neste caso, o 
programador realiza a programação, inserindo as 
instruções do programa de aplicação na memória do CLP 
através do terminal de programação. As saídas serão 
desenergizadas nesta posição. É uma área reservada para 
o controle do programa do usuário. Nesta área se 
encontram dados referentes ao processamento do 
programa do usuário. Todos os bytes desta área são de 
controle. É uma tabela de valores manipuláveis. É uma 
área de memória reservada para interligação entre CLP e 
equipamentos. São do tipo RAM, pois têm seus dados 
constantemente alterados. A CPU, após ter efetuado a 
leitura de todas as entradas, armazena o estado lógico 
dessas informações na área denominada status das 
entradas (ou imagem das entradas). Uma vez memorizado 
o estado lógico das entradas, o programa processará esses 
níveis e os resultados serão armazenados na área 
denominada status das saídas (ou imagem das saídas).Os 
níveis lógicos da memória-imagem da saída só são 
transferidos para as respectivas saídas após o término da 
seqüência de operações contidas no programa. Do mesmo 
modo, os níveis lógicos das entradas só são transferidos 
para a memória-imagem das entradas após a verificação 
de todas as entradas. Observação: Os níveis lógicos da 
memória-imagem podem ser monitorados pelo usuário e 
também podem ser forçados a um nível desejado através 
do terminal de programação. 
 Linguagem de Programação: Os CLP’s, assim como 
os computadores, necessitam de um programa para seu 
funcionamento. Como sabemos, um programa é uma lista 
de instruções que coordenam e sequenciam as operações 
que o microprocessador deve executar. Qualquer 
programa requer uma linguagem de programação através 
da qual o usuário pode se comunicar com a máquina. As 
diversas linguagens de programação são classificadas em 
dois grupos: § Linguagem de baixo nível § Linguagem de 
alto nível. Considera-se linguagem de baixo nível aquela 
cujas instruções são escritas em código binário que o 
microprocessador interpreta. Para se programar nessa 
linguagem, o programador necessita ter conhecimento da 
arquitetura do microprocessador. Os programas escritos 
em código binário são trabalhosos e difíceis de serem 
interpretados e manipulados. Para minimizar esse 
problema, os programas podem ser escritos em linguagem 
de máquina ou linguagem assembler. A linguagem de 
máquina utiliza o código hexadecimal para escrever os 
programas. Um codificador entre o teclado e o 
microprocessador traduz o código hexadecimal para o 
binário correspondente. A linguagem de alto nível é 
aquela que se aproxima da linguagem utilizada pelo 
homem. Nessa linguagem, o computador usa 
compiladores ( ou interpretadores ) poderosos que 
traduzem as instruções de um programa para a linguagem 
de máquina. As instruções dos programas são 
direcionadas para área onde vai ser aplicada. Por 
exemplo, a linguagem STEP 5 é direcionada para a 
operação dos CLP’s e suas instruções são contatos de 
relés e blocos lógicos. Entre as linguagens de alto nível 
podemos destacar: § Linguagem BASIC § Linguagem 
FORTRAN § Linguagem COBOL § Linguagem 
LADDER 3.4.3. LINGUAGEM LADDER A linguagem 
ladder é a linguagem utilizada pela maioria dos CLP’s. 
Ela foi criada para solucionar os problemas da área da 
automação e se divide em três tipos de representação: 
diagrama lógico, lista de instruções, diagrama de contatos 
 A programação em linguagem Ladder é uma 
ferramenta usada para descrever o formato de diagramas 
esquemáticos introduzidos num PLC. A linguagem usa 
dois elementos básicos: instruções lógicas de relé e 
instruções para transferência de dados. Nesta secção será 
examinada a utilização de instruções lógicas de relé 
discretas. Este conjunto de instruções lógicas permite que 
a linguagem Ladder possa substituir, de uma forma 
eficaz, o controlo realizado exclusivamente com relés.Um 
circuito de lógica Ladder consiste numa rede formada por 
linhas, nas quais deve existir continuidade para que se 
possa ativar a respectiva saída. Estas saídas são 
controladas pela combinação de estados das entradas e 
saídas. As condições podem ser ligadas em série, 
paralelo, ou série-paralela, a fim de construir a lógica 
necessária.Desta forma, uma rede Ladder define a 
estratégia de comando que controla as saídas do PLC. Ao 
 
contrário da lógica de relé, uma rede Ladder não 
representa ligações físicas. 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 Não se pode falar em automação sem que envolva 
o CLP, pois bem espero com esta pesquisa estar 
contribuindo, pois com o embasamento aplicado já se 
pode ter uma idéia genérica de CLP. Dessa forma o CLP é 
importante na evolução tecnológica substituindo muitos 
elementos por apenas um, poupando trabalho ao homem. 
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REFERÊNCIAS : 
CAPELLI, Alexandre.”CLP Controladores lógicos programáveis na prática”.São Paulo: Antenna. 2007. 
FIALHO, Arivelto Bustamante. “ Automação Pneumatica.”. São Paulo: Érica. 2003. 
MORAES, Cicero Couto; CASTRUCCI, Plinio de Lauro. “ Engenharia de Automação Industrial”. São Paulo: LTC. 
2001. 
PRUDENTE,Francesco.”Automação Industrial – PLC”.São Paulo: LTC. 2007.