O guia completo para controladores lógicos programáveis (CLPs)
- kwoco-plc.com
- 26 de setembro de 2024
- 01:47 da manhã
No mundo em rápida evolução da automação industrial, Controladores Lógicos Programáveis (PLCs) surgiram como componentes cruciais para aumentar a eficiência, confiabilidade e flexibilidade na fabricação e controle de processos. De linhas de montagem a sistemas robóticos, os PLCs são a espinha dorsal da automação moderna.
Este guia tem como objetivo desmistificar os CLPs, explorar suas aplicações e fornecer insights sobre sua funcionalidade, garantindo que tanto novatos quanto profissionais experientes possam aproveitar seu poder de forma eficaz.
Índice
O que são controladores lógicos programáveis (CLP)?
Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) são computadores digitais industriais projetados para controlar processos de fabricação ou maquinário. Eles recebem sinais de entrada de sensores e outros dispositivos, processam esses sinais de acordo com lógica predefinida e, em seguida, emitem comandos para atuadores e maquinário. Essa capacidade de processar múltiplas entradas e saídas torna os PLCs indispensáveis em vários setores.
Termos comuns em PLC
- Entradas e Saídas (I/O): Os CLPs possuem módulos de entrada que recebem dados de vários sensores (por exemplo, temperatura, pressão) e módulos de saída que enviam comandos para dispositivos (por exemplo, motores, luzes).
- Programação Lógica: PLCs usam lógica ladder, diagramas de blocos de função ou texto estruturado para programação. Isso permite criar lógica de controle complexa de uma forma que seja mais fácil de visualizar e entender.
- Ciclo de digitalização: Os CLPs operam em um loop contínuo, conhecido como ciclo de varredura, que inclui a leitura de entradas, a execução do programa de controle e a atualização de saídas.
Quais são as principais características de um CLP?
Os sistemas PLC possuem diversas características únicas que os tornam indispensáveis.
- Alta confiabilidade: A maioria dos PLCs utiliza microcomputadores de chip único. Eles vêm equipados com circuitos de proteção e recursos de autodiagnóstico, aumentando a confiabilidade do sistema.
- Flexibilidade: Antes dos PLCs, os sistemas de controle com fio eram a norma. O advento dos PLCs revolucionou isso ao permitir que tarefas de controle fossem programadas por meio de software.
- Facilidade de instalação: Não são necessárias salas de máquinas especiais ou medidas rigorosas de blindagem. Desde que sensores e atuadores se conectem corretamente aos terminais de E/S do PLC, o sistema funciona perfeitamente.
- Escalabilidade: Pode ser expandido para acomodar dispositivos e processos adicionais.
- Custo-efetivo: Reduz o tempo de inatividade e os custos de manutenção por meio de operação eficiente.
Como funcionam os PLCs
Entender a funcionalidade dos CLPs envolve vários componentes e processos:
1. Módulos de entrada/saída
- Módulos de entrada: Estes conectam sensores e muda para o PLC, convertendo sinais do mundo real em um formato que o PLC pode entender.
- Módulos de saída: Eles enviam sinais para atuadores, controlando dispositivos como motores, luzes e válvulas.
2. A Unidade Central de Processamento (CPU)
A CPU é o cérebro do PLC. Ela processa sinais de entrada, executa o programa de controle e gera sinais de saída. Ela realiza operações com base em uma sequência predefinida, garantindo que o sistema funcione conforme o esperado.
3. Programação PLC
Os CLPs são programados usando várias linguagens, sendo as mais comuns Lógica Ladder. Esta representação gráfica se assemelha à lógica do relé elétrico, tornando-a intuitiva para engenheiros:
- Linguagem de diagrama de escada (LD): A linguagem de diagrama ladder é a primeira linguagem de programação usada por PLC e também é a linguagem de programação mais comumente usada para PLC. Ela evoluiu do diagrama esquemático do sistema de controle de relé. Os sistemas são semelhantes, mas há certas diferenças no uso de símbolos e expressões.
- Linguagem de texto estruturado (TS): A linguagem de texto estruturado é uma linguagem de texto de alto nível que pode ser usada para descrever o comportamento de funções, blocos de funções e programas, e também pode descrever o comportamento de etapas, ações e transições em fluxogramas de funções sequenciais.
- Linguagem de fluxograma de função sequencial (SFC): O fluxograma de função sequencial também é chamado de fluxograma ou gráfico de transição de estado, que é uma linguagem de descrição funcional gráfica.
- Linguagem de diagrama de blocos funcionais (FBD): A linguagem de diagrama de blocos funcionais usa símbolos gráficos semelhantes aos circuitos de portas lógicas digitais, com lógica intuitiva e fácil de usar.
- Linguagem da lista de instruções (IL): A linguagem de programação de lista de instruções é similar à linguagem de montagem mnemônica em computadores. É a linguagem de programação mais básica para controladores programáveis.
4. O ciclo de varredura do PLC
Um CLP opera em um loop contínuo:
- Digitalização de entrada: Lê o status de todos os dispositivos de entrada.
- Execução do programa: Processa a lógica de controle com base no status de entrada.
- Saída de digitalização: Atualiza o status dos dispositivos de saída com base na execução do programa.
Este ciclo garante que os CLPs possam responder às mudanças em tempo real, mantendo o controle do sistema.
Aplicações comuns de PLCs
PLCs encontram aplicações em vários setores. Aqui estão alguns exemplos:
- Fabricação: Nas linhas de montagem automotivas, os CLPs controlam braços robóticos, correias transportadoras e sistemas de inspeção de qualidade.
- Alimentos e bebidas: Os PLCs gerenciam processos como mistura, engarrafamento e embalagem para garantir consistência e qualidade.
- Tratamento de água: Os PLCs regulam a dosagem de produtos químicos, monitoram a qualidade da água e controlam bombas em estações de tratamento de águas residuais.
- Energia: Em usinas de energia, os PLCs monitoram as condições dos equipamentos, gerenciam alarmes do sistema e controlam turbinas.
Essas aplicações ilustram como os PLCs aumentam a eficiência operacional e garantem a segurança em vários setores.
Hardware PLC
- Tipos de processador: Diferentes PLCs apresentam velocidades e capacidades de processador variadas. Selecionar o correto depende da complexidade da aplicação.
- Fonte de energia: Os CLPs exigem uma fonte de alimentação estável, normalmente de fontes de 24 V CC.
- Gabinetes: Gabinetes robustos protegem os PLCs de riscos ambientais, garantindo uma operação confiável em condições adversas.
Software PLC
- Software de programação: A maioria dos PLCs vem com software proprietário para programação e diagnóstico. Familiarize-se com essas ferramentas para uma configuração eficaz do sistema.
- Software de simulação: Antes de implantar programas, use software de simulação para testar a lógica sem arriscar o equipamento físico.
Tipos e classificações de PLCs
Os CLPs podem ser classificados em diferentes tipos com base no tamanho, funcionalidade e aplicação:
| Tipos de PLC | Descrição | Casos de uso |
| PLCs compactos | Essas são soluções menores e econômicas, ideais para tarefas básicas de controle. | Adequado para pequenos processos de fabricação e automação predial. |
| CLPs modulares | Composto por módulos separados para entrada/saída, CPU e comunicação. | Ideal para sistemas complexos que exigem flexibilidade e expansão. |
| PLCs de segurança | Projetado para lidar com aplicações críticas de segurança. | Usado em indústrias como automotiva e farmacêutica, onde a conformidade com a segurança é crucial. |
Fabricantes de PLC
O setor de PLC é composto por vários participantes importantes, cada um contribuindo para o avanço das tecnologias de automação:
Siemens
Conhecidos por seus PLCs da série S7, amplamente utilizados em diversas aplicações industriais. Navegar por todos os PLCs>>
Automação Rockwell
Seus CLPs Allen-Bradley são conhecidos pela robustez e facilidade de integração em sistemas de fabricação. Navegar por todos os PLCs>>
Mitsubishi Elétrica
Oferece uma gama de PLCs adequados para diversas aplicações, enfatizando confiabilidade e desempenho. Navegar por todos os PLCs>>
Omron
Seus CLPs são muito respeitados por sua flexibilidade e opções avançadas de controle, amplamente utilizados na manufatura inteligente. Navegar por todos os PLCs>>
Principais considerações ao selecionar um PLC
Escolher o PLC certo é crucial. Aqui estão alguns princípios a considerar:
- Requisitos de E/S: Certifique-se de que o CLP pode manipular as entradas e saídas necessárias para sua aplicação.
- Poder de processamento: Avalie a velocidade e a capacidade da CPU.
- Condições ambientais: Escolha um CLP que possa suportar o ambiente operacional.
- Suporte ao usuário: Garantir que o fabricante forneça suporte técnico e recursos adequados.
- Garanta que ele atenda aos requisitos funcionais e ofereça a melhor relação custo-benefício.
- Avalie o projeto estrutural, métodos de instalação, funcionalidade, tempo de resposta e confiabilidade do sistema.
Conclusão
Em resumo, entender PLCs é essencial para a automação moderna. Eles oferecem confiabilidade, flexibilidade e facilidade de instalação, tornando-os uma pedra angular dos sistemas de controle industrial.
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