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Natalia Carvalho PLC

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PLC

Text of Natalia Carvalho PLC

  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE SO JOO DEL-REI

    CAMPUS ALTO PARAOPEBA

    CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL - PLC

    Professor: Leonardo Mozelli

    Alunos: Natlia Ferreira de Carvalho

    Ouro Branco

    2015

  • 1. Introduo

    Os Controladores Lgico Programaveis (CLP) possuem um conceito muito

    extenso. Eles so nada mais que um computador com uma construo fsica que atende

    os requisitos de operao em ambientes industriais. Tambm so dotados de um

    software especfico para automao e controle. Muitas vezes existe tambm um sistema

    operacional em tempo real com uma configurao fixa de memoria. No entanto nos

    ltimos anos tm se tornado cada vez mais populares os controladores baseados em

    barramentos padronizados, sistemas operacionais de uso generalizado e estrutura de

    memria aberta.

    A norma NEMA (National Electrical Manufacturers Association), ICS3-

    1978, parte ICS3-304, define um controlador programvel como:

    "Aparelho eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para o

    armazenamento interno de instrues para implementao de funes especficas, tais

    como lgica, sequenciamento. temporizao, contagem e aritmtica para controlar,

    atravs de mdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou processos. Um

    computador digital que utilizado para desempenhar as funes de um controlador

    programvel considerado dentro deste escopo. Esto excludas as chaves tambores e

    outros tipos de sequenciadores mecnicos".

    Figura 1: Painel CLP aplicado a uma indstria de cermica

  • As caractersticas mais importantes dos CLPs so descritas a seguir:

    a. Hardware

    alta confiabilidade (alto MTBF - tempo mdio entre falhas);

    imunidade a rudos eletromagnticos;

    isolao galvnica de entradas e sadas:

    facilmente configurvel com montagem em trilhos padronizados ou racks com

    mdulos extraveis;

    instalao facilitada, com conectores extraveis;

    manuteno simples, com ajuda de autodiagnose.

    b. Software

    programao simples atravs de linguagens de fcil aprendizagem;

    recursos para processamento em tempo real e multitarefa.

    monitorao de dados "on-line":

    alta velocidade de processamento.

    c. Arquitetura Bsica

    Qualquer controlador programvel apresentar em sua estrutura:

    UCP - (Unidade Central de Processamento) - a responsvel pela tomada de

    decises. Atravs do programa ela analisa o estado das entradas e altera o estado

    das sadas, de acordo com a lgica programada.

    Memria - responsvel pelo armazenamento de todas as informaes

    necessrias ao funcionamento do CLP.

    Entradas e sadas - so os meios de comunicao do CLP com o processo a ser

    controlado. As entradas recebem os sinais do campo e os transformam em sinais

    digitais para serem processados pela UCP. Aps o processamento, os dados

    enviados pela UCP (digitais) so convertidos pelas sadas em sinais que possam

    acionar cargas externas (sinais eltricos).

    2. Justificativa do tema

    O Tema escolhido para se dissertar so os PLCs. A escolha se deu pela

    grande importncia desses equipamentos em todo o mundo e pela sua aplicao em

  • todos os tipos de processo. Desde uma simples automao residencial at a mais

    complexa indstria, os PLCs so essncias na automao e controle de processos.

    A cada dia que passa os PLCs se tornam cada vez mais desenvolvidos e

    mais completos para a sua aplicao. Exercem o papel principal no controle de

    processos.

    3. Histria

    Existem diversos equipamentos utilizados na automao industrial, porm, o

    controlador lgico programvel (CLP) um dos mais importantes. O CLP surgiu no

    final da dcada de 1960 e revolucionou os comandos e controles industriais. Nessa

    poca, a automao era executada quase totalmente por rels com base em lgica fixa,

    ou lgica hardwired, o que resultava em enormes armrios de rels eletromecnicos

    interligados por circuitos eltricos e extensas fiaes.

    O primeiro CLP foi criado em 1968 por Dick Morley, funcionrio da

    empresa Bedford Associates. Ele foi desenvolvido com o objetivo de substituir os

    armrios empregados para controlar operaes sequenciais e repetitivas na linha de

    montagem da indstria automobilstica General Motors.

    Essa primeira gerao de CLPs usava componentes discretos e tinha baixa

    escala de integrao. Sua utilizao s era vivel quando substitua painis que

    continham mais de 300 rels. Tal equipamento ficou conhecido pela sigla PLC

    (programmable logic controller) em portugus, CLP (controlador lgico

    programvel).

    Segundo a Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT), CLP um

    equipamento eletrnico digital com hardware e software compatveis com aplicaes

    industriais. J para a National Electrical Manufacturers Association (NEMA), trata-se

    de um aparelho eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para o

    armazenamento interno de instrues para implementaes especficas, tais como

    lgica, sequenciamento, temporizao, contagem e aritmtica, para controlar atravs de

    mdulos de entrada e sada vrios tipos de mquinas e processos.

    Com o surgimento dos circuitos integrados, foi possvel viabilizar e difundir

    a utilizao do CLP em grande escala, melhorando o poder de processamento e

  • diminuindo o tamanho dos equipamentos. Esse avano est atrelado, em grande parte,

    ao desenvolvimento tecnolgico dos computadores, at mesmo em sua arquitetura de

    hardware e software. O uso de microprocessadores e microcontroladores de ltima

    gerao e o de arquitetura hbrida, aliada s novas tcnicas de processamento paralelo e

    s redes de comunicao, contriburam para o sucesso desse equipamento industrial.

    H pouco tempo o CLP possua arquitetura proprietria, na qual cada

    fabricante produzia o prprio modelo e desenvolvia os softwares de programao e

    simulao exclusivos para seus equipamentos, ou seja, no existia portabilidade.

    Com a adoo da norma IEC 61131-3, ocorreu a padronizao da linguagem

    de programao e a soluo para softwares e aplicativos foi alcanada. Atualmente, os

    CLPs possuem funes especficas de controle e canais de comunicao que permitem

    interlig-los entre si e a computadores em rede, formando um sistema integrado.

    Enquanto se estudavam as propostas de padronizao do fieldbus (barramento de

    campo), as redes wireless suplantaram essa tecnologia e se incorporaram aos CLPs

    como opo de coleta de sinais de cho de fbrica.

    Dessa maneira, eliminaram-se os condutores usados para interlig-los,

    propiciando troca de informaes e distribuio de dados por todo o processo.

    As vantagens da utilizao do CLP em aplicaes industriais so inmeras e

    cada dia surgem novas, que resultam em maior economia, superando o custo do

    equipamento. Essa evoluo oferece grande nmero de benefcios, por exemplo:

    Maior produtividade.

    Otimizao de espao nas fbricas.

    Melhoria na qualidade do produto final.

    Alto MTBF (tempo mdio entre falhas).

    Baixo MTTR (tempo de mquina parada).

    Maior segurana para os operadores.

    Menor consumo de energia.

    Reduo de refugos.

    Reutilizao do cabeamento.

    Maior confiabilidade.

    Fcil manuteno.

  • Projeto de sistema mais rpido.

    Maior flexibilidade, satisfazendo maior nmero de aplicaes.

    Interface com outros CLPs atravs de rede de comunicao.

    a. Evoluo

    No final da dcada de 1960 e incio da de 1970, as fbricas automobilsticas

    no possuam flexibilidade para mudanas constantes no processo de produo.

    Qualquer alterao no processo de fabricao dos automveis, por menor que fosse, era

    trabalhosa e demorada. Portanto, para produzir um automvel de cor ou modelo

    diferente, havia longa espera, uma vez que a produo era feita em grandes lotes. Nessa

    poca, a tecnologia era a automao com lgica de contatos, utilizando painis com

    rels eletromecnicos e muita fiao. Obviamente, essas fbricas no haviam sido

    projetadas para constantes modificaes. Por causa das limitaes tecnolgicas,

    qualquer alterao na configurao da linha de produo tinha custo elevado, pois todos

    os intertravamentos para controle e segurana eram feitos com painis de rels e

    contatores.

    Figura 2: Painel PDP01

    A utilizao de lgica de contatos apresentava as seguintes desvantagens:

    Inflexibilidade Efetuar mudanas no processo produtivo significava alterar

    toda a lgica de contatos e intertravamento. Frequentemente, isso se traduzia em

    sucatear enormes painis e produzir um novo, o que demandava tempo, fator

    responsvel por grandes interrupes e perda de produo.

  • Custo operacional elevado Os painis utilizados na automao eram enormes e

    ocupavam grandes reas do processo produtivo, com montagem lenta e

    componentes eletromecnicos suscetveis a falhas.

    Alto custo de desenvolvimento e manuteno As lgicas com rels tinham de

    ser minimizadas para reduzir o nmero de componentes e o custo envolvido na

    montagem. Esse fato aumentava a complexidade do projeto (implementao e

    documentao).

    O CLP, quando foi desenvolvido, buscava substituir os enormes painis

    controladores com rels eletromecnicos e quilmetros de fios que predominavam na

    indstria automobilstica, pois esses painis no possibilitavam flexibilidade em relao

    ao modelo de veculo produzido.

    Com o objetivo de resolver esses problemas, a General Motors solicitou o

    desenvolvimento e a produo de um equipamento com as seguintes caractersticas:

    Ser facilmente programvel e ter sua sequncia de operao prontamente

    mudada, de preferncia na prpria planta.

    Possuir manuteno e reparo facilitados usando uma montagem de mdulos

    encaixveis (tipo plug-in).

    Funcionar em ambientes industriais com mais confiabilidade que um painel de

    rels.

    Ser fisicamente menor que um painel de rels para minimizar o custo de

    ocupao do cho de fbrica.

    Produzir dados para um sistema central de coleta de informaes.

    Ser competitivo quanto ao custo em relao a painis de rels em uso na poca.

    O primeiro CLP projetado previa duas placas: a placa fonte e a placa

    processadora controlada por software. Um prottipo construdo com essa arquitetura

    mostrou-se muito lento, exigindo o acrscimo de mais uma placa, chamada Logic

    Solver, que tinha como finalidade implementar em hardware as funes mais usadas

    pelo software, acelerando, assim, o processamento.

    Em 1969, a Bedford Associates apresentou para a General Motors um

    equipamento que atendia a suas necessidades, alm de funcionar em operaes distintas

  • e ser de fcil programao. Esse equipamento era o MODICON (modular digital

    controller).

    O MODICON 084 foi o primeiro CLP comercial com essas tecnologias. Tal

    modelo proporcionou diversos benefcios indstria, entre eles:

    Grande economia nas mudanas de funes, por ser facilmente programvel.

    Aumento na vida til do controlador, por utilizar componentes eletrnicos.

    Menor custo de manuteno preventiva e corretiva, por ser intercambivel.

    Diminuio dos espaos fsicos ocupados nas reas produtivas, pois suas

    dimenses eram reduzidas.

    Figura 3: CLP da MODICON

    Os CLPs foram introduzidos na indstria brasileira na dcada de 1980,

    inicialmente nas filiais de empresas multinacionais, que implantavam a tecnologia

    utilizada na matriz. Em pouco tempo, essa tecnologia proliferou e o CLP adquiriu

    grande aceitao no mercado. Em 1994, havia mais de 50 fabricantes de CLP, o que

    demonstrava seu sucesso e aceitao. A tabela abaixo mostra os principais eventos na

    evoluo tecnolgica do CLP.

    Dcada Evento

    1960

    Surgimento do CLP em substituio aos painis de controle com rels

    eletromecnicos economia de energia, facilidade de manuteno,

    reduo de espao e diminuio de custos.

    1970

    O CLP adquiriu instrues de temporizao, operaes aritmticas,

    movimentao de dados, operaes matriciais, terminais de

    programao, controle analgico PID. No final da dcada, foram

  • incorporados recursos de comunicao, propiciando a integrao entre

    controladores distantes e a criao de vrios protocolos de comunicao

    proprietrios (incompatveis entre si).

    1980

    Reduo do tamanho fsico em virtude da evoluo da eletrnica e

    adoo de mdulos inteligentes de E/S, proporcionando alta velocidade e

    controle preciso em aplicaes de posicionamento. Introduo da

    programao por software em microcomputadores e primeira tentativa

    de padronizao do protocolo de comunicao.

    1990

    Padronizao das linguagens de programao sob o padro IEC 61131-3,

    introduo interface homem-mquina (IHM), softwares supervisores e

    de gerenciamento, interfaces para barramento de campo e blocos de

    funes.

    Hoje

    Preocupao em padronizar os protocolos de comunicao para os CLPs

    de modo que haja interoperabilidade, possibilitando que o equipamento

    de um fabricante se comunique com o de outro, o que facilita a

    automao, o gerenciamento e o desenvolvimento de plantas industriais

    mais flexveis e normalizadas.

    Figura 4: Histria CLP

    Figura 5: Painel CLP atual

    4. Grupos de Pesquisa

    AUTOMSYSTEM - O grupo tem por objetivo desenvolver trabalhos na

    rea de automao de processos e de produtos. As principais linhas de pesquisas so

    Microcontroladores, Controladores Lgicos Programveis (CLP,s), Sistemas de

  • Superviso e Aquisio de Dados e softwares de desenvolvimento de sistemas tais

    como: LabView e Java. Outras reas afins so Inteligncia Artificial e Eficincia

    Energtica. O grupo pretende realizar trabalhos no mbito acadmico e industrial e levar

    a sociedade seus resultados por meio de sua produo em eventos cientficos e

    peridicos.

    O Laboratrio de Pesquisa e Desenvolvimento BATLAB vinculado

    Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, sendo parte da infra-estrutura de pesquisa

    do programa de Mestrado em Engenharia Eltrica.

    Os objetivos principais do BATLAB so:

    Formao de pessoal;

    Desenvolvimento de pesquisa orientada a produto;

    Publicao de artigos cientficos em conferncias e peridicos, visando a

    disseminao de contribuies.

    INSTITUTO DE ESTUDOS AVANADOS IEAv

    NAVEGAO ROBTICA Pesquisa em Navegao Robtica por Imagens, que tem

    por objetivo um demonstrador de conceito de sistema de navegao autnoma por

    imagens para veculos no tripulados.

    TRAJETRIA DE VO Pesquisa em Clculo Automtico de Trajetrias de Vo, que

    tem por objetivo um demonstrador de conceito de sistema de navegao autnoma por

    imagens para veculos no tripulados.

    5. Universidades e empresas que trabalham com CLP

  • Em 1958, Geraldo Lewinski fundou a Metaltex. Nossas atividades se

    iniciaram com a fabricao pioneira de rels especiais e logo nos tornamos lderes de

    mercado. Fabricamos atualmente, com nossa linha de montagem principal

    automatizada, uma ampla linha de rels que vo desde os de uso geral em eletrnica at

    os mais especficos.

    Chegamos ao ano de 1992; este ano tornou-se um marco na ampliao de

    nossa linha de produtos. Passamos a oferecer, alm de rels, uma grande variedade de

    componentes eletro-eletrnicos. 1992 tambm foi o ano em que decidimos criar duas

    divises em nossa equipe comercial e passamos a oferecer solues completas tambm

    em Automao Industrial. A partir de ento viemos ocupando posies de destaque nos

    segmentos de Componentes e Automao Industrial.

    Em ambas divises, os produtos tem a segurana e a garantia da marca

    Metaltex, porm para complementarmos nossa prpria linha, firmamos parcerias com as

    empresas internacionais mais conceituadas nos respectivos segmentos. So elas:

    Panasonic-Sunx (Servo-Motores, CLPs, IHMs, Sensores, temporizadores, etc), OKI

    (ampolas reed), Anderson Power (conectores de potncia), Mean Well (fontes

    chaveadas), Mornsun( conversores CC-CC e CA-CC), MEC (chaves modulares para

    CI), Teco (motores de passo), Gave (Chaves eltricas), Delta (inversores de frequncia,

    IHMs e servomotores) e Tekel/Italsensor (Encoders).

    Uma excelente equipe de colaboradores e uma infra-estrutura completa so

    a garantia de suporte comercial e tcnico para suas aplicaes em automao industrial

    e componentes eletromecnicos. Somos uma empresa globalizada com presena em

    todo o Brasil e em diversos pases do mundo. Desde 1958 com solidez, tecnologia e

    compromisso com a qualidade.

    Desde 1989 a Positronic sinnimo de liderana em tecnologia de ponta

    para automao industrial e acionamento de motores com solues customizadas em

    Inversores de Frequncia, Conversores CA/CC, Servo Drives, CLP, IHM, Servo

    Motores e Motores Industriais para fabricantes de mquinas e clientes finais com

    excelncia nos servios de assistncia tcnica. Desde o ano de 1995 distribui os

  • produtos Control Techniques e Leroy Somer no Brasil e possui Assistncia Tcnica

    Autorizada destas reconhecidas empresas internacionais, sendo a nica empresa no

    Brasil a ter Assistncia Tcnica Autorizada para produtos em garantia para ambas

    empresas.

    Somos lderes absolutos no pas no fornecimento de Sistemas Eltricos para

    Centro de Servios em Ao, como Linhas de Corte Longitudinais e Linhas de Corte

    Transversais. Fornecemos desde simples acionamentos eltricos at sistemas completos

    com as melhores solues integradas em vrios nveis de automao.

    A Motor System - Toshiba (MSA) iniciou suas atividades em 2001, pela

    direo da RV - Redutores, empresa com mais de 17 anos de experincia em assessoria

    e projetos para reduo e controle de velocidade de motores eltricos. A Motor System -

    Toshiba especializou-se na Integrao e Assistncia Tcnica dos produtos TOSHIBA,

    oferecendo para o mercado brasileiro o mais elevado nvel de qualidade e tecnologia

    nos servios prestados e solues integradas.

    O Grupo Toshiba nomeou no ano de 2003 a Motor System como Centro de

    Excelncia Tecnolgico e Comercial da Amrica do Sul, para suprir o mercado sul-

    americano com os produtos Toshiba, no segmento de Automao Industrial com os

    produtos Inversores de Freqncia de Baixa Tenso, Mdia Tenso, Motores Eltricos,

    CLP's, IHMs e Servo Motores reportando-se diretamente a Matriz Toshiba do Japo.

    As solues de controle estabelecem o padro do controlador lgico

    programvel (CLP) inventado nos anos 1970 na tecnologia embarcada no controlador

    de automao programvel (CAP) expansvel, multidisciplinar e voltado para

    informaes. os controladores com segurana certificada oferecem suporte s suas

    necessidades de aplicaes SIL 2 e SIL 3. Existem vrios tipos e tamanhos de

    controladores para atender necessidades especficas.

  • Os controladores modulares SIMATIC S7 podem ser expandidos de modo

    flexvel e a qualquer momento, por meio de mdulos I/O plugvel funcionais e de

    comunicaes, fornecendo solues personalizadas para as suas necessidades. Escolha

    entre um extenso portflio de opes de desempenho, escopo e interface, de acordo

    com seu aplicativo. Nossos CLPs modulares tambm so considerados sistemas com

    alta disponibilidade e prova de falhas

    Figura 6: CLP da Siemens

    6. Referncias bibliogrficas

    http://w3.siemens.com.br/automation/br/pt/Pages/automacao.aspx

    http://www.motorsystem.com.br/corporativo/

    http://ab.rockwellautomation.com/pt/Programmable-Controllers

    http://dgp.cnpq.br/dgp/espelhogrupo/4313813336202326

    http://www.federalcubatao.com.br/grupo-de-pesquisa.html

    http://ecatalog.weg.net/files/wegnet/WEG-controladores-logicos-programaveis-clps-

    10413124-catalogo-portugues-br.pdf

    http://www.inf.ufrgs.br/index.php?option=com_content&view=article&id=62&catid=3

    8&Itemid=92

    http://www.metaltex.com.br/empresa

  • http://www.positronic.com.br/