O documento descreve as principais características e componentes de um controlador lógico programável (PLC). O PLC é composto por entradas e saídas digitais e analógicas, uma unidade central de processamento, memória e fonte de alimentação. O documento também explica o ciclo de execução do PLC e como ele funciona para controlar processos industriais.

1. PLC
PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER
CONTROLADOR LÓGICO
PROGRAMÁVEL
EDGAR
FELIX

2. 1. Atualização das entradas;
2. Leitura das entradas;
3. Execução do programa de aplicação;
4. Atualização das saídas;
5. Escrita das saídas;
CICLO DE EXECUÇÃO DO PLC;

3. 1. História do PLC;
2. Operações básicas do
PLC;
3. Histórico;
4. Arquitetura do PLC;
5. Unidade central de
processamento;
6. Processador;
7. Memória;
8. Fonte de alimentação;
9. Base ou rack;
10. Circuitos/módulos de I/O;
11. Protocolo de comunicação
12. Módulos discretos de
entrada ;
13. Módulos discretos de
saída;
14. Classificação dos PLC’s
princípio de operação do
PLC;
15. Ciclo de execução do PLC;
EMENTA

4. 16. Realização de diagnósticos;
17. Considerações relacionadas ao
scan time;
18. Linguagens de programação;
19. Linguagem ladder (LD - ladder
diagrama;
20. Linguagem de lista de instruções
(Il - instruction list);
21. Ferramentas para programação de
PLC’s.
EMENTA

5. A ABNT, define o CLP como um “equipamento eletrônico digital com
hardware e software compatíveis com as aplicações industriais”.
A NEMA (National Electrical Manufacturs Association) define como “um
aparelho eletrônico digital que utiliza memória programável para
armazenar internamente instruções e para implementação de funções
específicas, tais como lógica, sequenciamento, temporização
contagem aritmética, entre outros”.
Ou seja, resumidamente, o Controle Lógico Programável – CLP é um
computador programado para realizar determinadas funções durante
o processo industrial.
O QUE É
UM PLC?

6. HISTÓRIA DO PLC
● Os primeiros CLPs surgiram no final dos
anos 60 para atender a necessidade da
General Motors em alterar de forma rápida e
barata os processos de suas linhas de
produção.

7. HISTÓRIA DO PLC
● A GM, por exemplo, tinha a necessidade de
produzir carros de um mesmo modelo só
que de cores diferentes, porém, sem
precisar interromper a produção.
● Antes do CLP, isso exigia a reformulação
dos painéis e comandos e,
consequentemente, gerava um trabalho
demorado e custoso. Sendo assim, diante
de um cenário que cobrava uma produção
cada vez mais personalizada e enxuta (Lean
Manufacturing), foi preciso buscar inovações
que facilitassem esse trabalho e tornassem
a produção mais hábil.

8. HISTÓRIA DO PLC
● Foi nesse contexto que nasceu o CLP.
Desenvolvido por uma empresa norte-
americana, o Controle Lógico Programável
começou a ser utilizado com grande
sucesso pela GM. Assim em 1968, a Divisão
Hydramatic da GM determinou os critérios
para projeto do CLP, sendo que o primeiro
dispositivo a atender às especificações foi
desenvolvida pela Gould Modicom em 1969.
CLP da Modicon década de
80.

9. HISTÓRIA DO PLC
As principais características desejadas nos
novos equipamentos
I. Preço competitivo com os sistemas a relés;
II. Dispositivo de entrada e saída facilmente
substituíveis;
III. Funcionamento em ambiente
industrial(vibração, calor, poeira, ruídos);
IV. Facilidade de programação e manutenção
por técnicos e engenheiros;
V. Repetibilidade de operação e uso.
Antigo painel de relés.

10. HISTÓRIA DO PLC
● A década de 70 marca uma fase de grande
aprimoramento dos CLPs. Com as
inovações tecnológicas dos
microprocessadores, maior flexibilidade e
um grau também maior de aperfeiçoamento
na sua eletrônica interna, os Controladores
Lógicos Programáveis incorporam:
● 1972 - Funções temporização e contagem;
● 1973 - Operações aritméticas, manipulação
de dados de comunicação com
computadores;
● 1974 - Comunicação com interfaces
homem-máquina, IHM;
● 1975 - Maior capacidade de
memória,controle analógicos e controle PID;
● 1979 a 1981 - Módulos de I-O remotos,
módulos com capacidade de controle de
posicionamento;

11. HISTÓRIA DO PLC
● Nos anos 80, aperfeiçoamentos foram
atingidos, fazendo do CLP o equipamento
mais atraente na Automação Industrial. A
possibilidade de comunicação em rede
(1981) é hoje uma característica
indispensável na indústria. Além dessa
evolução tecnológica, foi atingido um alto
grau de integração, tanto no numero de
pontos como tamanho físico, que
possibilitou o fornecimento de minis e
micros CLP’s (a partir de 1982).

12. OPERAÇÕES BÁSICAS DO PLC
Atualmente, os CLPs apresentam as seguintes
operações:
● Módulos de I-O de alta densidade (grande
números de pontos de I-O por modulo);
● Módulos remotos controlados por uma
mesma CPU;
● Módulos constituídos de co-processadores
que permitem realização de tarefas
complexas: controle PID, posicionamento de
eixos, transmissão via radio ou modem,
leitura de código de barras;

13. OPERAÇÕES BÁSICAS DO PLC
● Software de programação em ambiente
Windows® (facilidade de programação);
● Integração de aplicativos Windows®
(access, excel, visual basic) para
comunicação com CLPs;
● Recursos de monitoramento da execução
do programa, diagnósticos e detecção de
falhas;

14. OPERAÇÕES BÁSICAS DO PLC
● Instruções avançada que permitem
operações complexas (ponto flutuante,
funções trigonométricas;
● Scan Time (tempo de varredura) reduzido
(maior velocidade de processamento)
devido a utilização de processadores
dedicados;
● Processamento paralelo (sistema de
redundância), proporcionando confiabilidade
na utilização em áreas de segurança;

15. OPERAÇÕES BÁSICAS DO PLC
● Pequenos e micro CLPs que oferecem
recursos de hardware e de software dos
CLPs maiores;
● Conexão de CLPs em rede (conexão de
diferentes CLPs na mesma rede,
comunicação por meio da rede Ethernet).

16. OPERAÇÕES BÁSICAS DO PLC
Entre as principais características de um CLP
estão:
● Alta confiabilidade;
● Capacidade de Programação;
● Imunidade a ruídos e interferências;
● Isolação elétrica de entradas e saídas;
● Detecção de falhas e Auto diagnose;
● Modularidade e expansão de E/S;
● Operação em condições ambientais
severas;
● Capacidade de execução em Tempo-Real;

17. ARQUITETURA DO CLP
● O CLP é composto basicamente por 3
partes: as entradas, as saídas e
o dispositivo de programação. Desse
modo, entendendo como cada uma dessas
partes funciona, fica fácil comprrender como
o CLP trabalha.

18. ARQUITETURA DO CLP: ENTRADAS
As entradas são as responsáveis por receberem os sinais do equipamento,
sejam eles analógicos ou digitais.
● ENTRADAS ANALÓGICAS:
São as responsáveis por receberem as
referências analógicas do equipamento, por
exemplo, variação de temperatura (vinda
através de um termopar) ou pressão
(através do pressostato).
● ENTRADAS DIGITAIS:
São as responsáveis por receberem sinais
de forma binária. Ou seja, cada entrada
digital entende apenas dois estados (0 ou
1). Por exemplo, se uma botoeira está
acionada ou não ou se uma válvula está
aberta ou fechada, o sinal digital recebido é
sempre 0 ou 1.

19. ARQUITETURA DO CLP: SAÍDAS
As saídas do CLP são responsáveis por receberem as ordens enviadas pela CPU. Essas ordens são
resultantes do processamento dos sinais recebidos. Dessa forma, os cartões de saída acionam as
cargas de acordo com o que foi determinado no programa do CLP.
● SAÍDAS ANALÓGICAS:
Disponibilizam sinais variáveis para um
determinado controle ou acionamento. Por
exemplo, para controlar a velocidade de um
motor elétrico, é ela quem disponibiliza o
sinal responsável por enviar uma instrução
para o inversor de frequência.
● SAÍDAS DIGITAIS:
Podem ser de dois tipos: relé ou transistor.
Ambos trabalham sempre de maneira
binária, ou seja, com apenas dois estados
lógicos. Dessa forma, realiza o “comando” a
partir dos estados 0 ou 1, acionando ou
desligando, por exemplo, uma bobina de um
relé ou um sinaleiro.

20. ARQUITETURA DO CLP: PROGRAMAÇÃO
● É o cérebro do CLP, já que é o responsável
por receber a informação e determinar o que
será feito. Atua lendo os valores lógicos
presentes nas entradas, em seguida
executa as instruções do programa e
transfere as ordens provenientes dessas
instruções para as saídas.
● Tal qual um computador comum, possui
duas partes fundamentais: o processador e
a memória.

21. ARQUITETURA DO CLP: PROGRAMAÇÃO
PROCESSADOR
● O processador tem como função executar a
ação programada pelo usuário. Além disso,
gerencia a comunicação e execução dos
programas de autodiagnóstico.
● Atualmente, alguns CLPs utilizam mais de
um processador. Dessa forma, conseguem
dividir tarefas e, consequentemente, ganhar
maior velocidade de processamento e
facilidade de programação.

22. ARQUITETURA DO CLP: PROGRAMAÇÃO
MEMÓRIA
● Assim como um computador, para
funcionar, o CLP precisa de um sistema
operacional e um software (programa).
● O programa é inserido na memória do
processador através do dispositivo de
programação. Por essa razão, esta parte
do CLP também é muito importante para a
programação e manutenção em campo.
Além disso, ela é um dos principais pontos
de atenção durante o retrofit.

23. ARQUITETURA DO CLP: FONTE DE ALIMENTAÇÃO
● O CLP trabalha com tensões contínuas que
vão de 3,3V a 24V, e necessita de uma
fonte robusta e confiável que lhe forneça as
tensões a níveis tolerados de ruído e
oscilação.
● Geralmente as fontes dos CLPs são
alimentadas com tensão alternada entre
90V a 250V e devem ser protegidas contra
curto-circuito e sobrecargas, proteção que
pode ser feita utilizando fusíveis de ação
rápida ou disjuntores termomagnéticos
devidamente dimensionados.
● É importante lembrar que a fonte do CLP
deve estar separada da fonte das cargas do
processo como sensores e atuadores. Estes
não devem ser ligados a fonte do CLP por
motivos de isolamento elétrico e limitações
de potência, e assim devem possuir uma
fonte de alimentação exclusiva.

24. UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO
● A Unidade Central de Processamento (UCP) é mais conhecido pela sigla CPU, que, em inglês,
significa Central Processing Unit. É a CPU que executa a lógica de controle, mas para isto ela utiliza
quatro tipos de memória,

25. UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO
● Memória de E/S: Memória com a imagem de Entrada e Saída.
● Memória do Programa Monitor: O programa monitor é o programa que tem a função de um sistema
operacional do CLP, que possuem as funções de sistema como diagnóstico e inicialização.
● Memória do Programa do Usuário: Memória que armazena o programa de controle desenvolvido pelo
usuário.
● Memória de Dados: Memória que armazena os dados usados no programa.

26. FONTE DE ALIMENTAÇÃO
● O CLP trabalha com tensões contínuas que
vão de 3,3V a 24V, e necessita de uma
fonte robusta e confiável que lhe forneça as
tensões a níveis tolerados de ruído e
oscilação.
● Geralmente as fontes dos CLPs são
alimentadas com tensão alternada entre
90V a 250V e devem ser protegidas contra
curto-circuito e sobrecargas, proteção que
pode ser feita utilizando fusíveis de ação
rápida ou disjuntores termomagnéticos
devidamente dimensionados.

27. FONTE DE ALIMENTAÇÃO
● É importante lembrar que a fonte do CLP
deve estar separada da fonte das cargas do
processo como sensores e atuadores. Estes
não devem ser ligados a fonte do CLP por
motivos de isolamento elétrico e limitações
de potência, e assim devem possuir uma
fonte de alimentação exclusiva.

28. FONTE DE ALIMENTAÇÃO
Diagrama de blocos de uma fonte chaveada

29. BASE OU RACK
● É o bastidor onde são encaixados os cartões do CLP (fonte, CPU, E/S, módulos de comunicação, etc.).
Serve para dar proteção mecânica aos cartões, blindagem eletrostática e suportam o barramento de
interligação (back plane) ao qual são ligados os cartões.

30. PROCESSADOR
● CPU, Microprocessador ou Unidade Central
de Processamento do CLP, que faz a leitura
dos valores lógicos das entradas, segue os
comandos do programa instalado e
direciona as ações das saídas.

31. MEMÓRIA
● A memória pode ser situada em duas
categorias: volátil, que perderá suas
informações armazenadas se a energia total
faltar ou for desligada, pode ser alterada
facilmente e é adequada à maioria das
aplicações quando há uma bateria para
fornecer energia para a cópia de segurança
(backup); e não volátil, que tem a
capacidade de reter a informação quando a
energia é desligada acidentalmente ou
intencionalmente, permitindo que o CLP
mantenha sua programação.

32. MEMÓRIA DE LEITURA (ROM)
● Apenas armazena programas, e os dados
não podem ser alterados após a fabricação
da memoria no circuito integrado (chip). Ela
normalmente é utilizada para armazenar
programas e dados que definem as
capacidades do CLP, e é não volátil, o que
significa que seu conteúdo não será́ perdido
se faltar energia; também é utilizada pelo
CLP para o sistema de operação, que é
gravado dentro da ROM pelo fabricante de
CLP e controla o sistema de programa
(software) que o usuário utiliza para
programar o CLP

33. MEMÓRIA DE ACESSO ALEATÓRIO (RAM)
● Algumas vezes referida como memoria de
leitura-escrita (R/W), é projetada de modo
que a informação possa ser escrita ou lida
da memoria. Ela é utilizada como uma área
de armazenagem temporária de dados que
precisam ser alterados rapidamente e é́
volátil, o que significa que o dado
armazenado nela será́ perdido se faltar
energia. Essa per- da pode ser evitada se
houver uma bateria para copia de
segurança (backup).

34. MEMÓRIA DE LEITURA/ESCRITA PROGRAMÁVEL (EPROM)
● Pode ser apagada, oferece um determinado
nível de segurança contra mudanças não
autorizadas ou indesejáveis em um
programa. As EPROMs são projetadas de
modo que o dado armazenado nela possa
ser lido, mas não alterado facilmente sem
um equipamento especial; por exemplo, as
UV EPROMs são memoria de leitura apenas
programáveis e apagáveis por uma luz
ultravioleta. A memoria EPROM é utilizada
para copiar (backup), armazenar ou
transferir programas de CLP

35. MEMÓRIA DE LEITURA-ESCRITA PROGRAMÁVEL E APAGÁVEL
(EEPROM)
● Pode ser apagada eletronicamente (EEPROM) é uma memoria não volátil que
oferece a mesma flexibilidade de programação da RAM. Ela pode ser sobrescrita
eletricamente com luz ultravioleta e, pelo fato de ser uma memoria não volátil, não
requer uma bateria para copias. A EEPROM proporciona um armazenamento
permanente do programa e pode ser substituída facilmente por dispositivos de
programação padrão. Normalmente- te, um modulo de memoria EEPROM é utilizado
para armazenar, copiar ou transferir os programas do CLP.

36. MEMÓRIA FLASH (EEPROM’s)
● São similares as EEPROM’s, só́ podem ser utilizadas para armazenar copias,
e a sua principal diferença é que elas são extremamente rápidas para salvar e
reaver arquivos; além disso, não é necessário retira-las fisicamente do
processador para serem reprogramadas; isso pode ser feito com o uso dos
circuitos do próprio modulo do processador. A memoria flash é algumas vezes
instalada também no modulo do processador, onde copia (backup)
automaticamente partes da RAM. Se ocorrer uma falha na energia enquanto
um CLP com memoria flash estiver funcionando, ele não perderá dados do
funcionamento.

37. CIRCUITOS/MÓDULOS DE I/O
● Os sistemas I/O (Input/Output) são módulos que têm a função de organizar e controlar o fluxo de dados
produzidos pelas máquinas no chão de fábrica (entrada/input e saída/output). Atualmente, os sistemas
I/O são, sem dúvida, um dos componentes mais importantes para a automação industrial. Da mesma
forma, são essenciais para você que deseja ter uma fábrica inteligente e conectada, daquelas que
seguem os mais modernos preceitos da Indústria 4.0.

38. CIRCUITOS/MÓDULOS DE I/O
COMO FUNCIONA
● Sensores, atuadores e vários outros
componentes do equipamento são
conectados ao módulo I/O. Dessa forma,
torna-se possível uma troca de informações
que permitem que tais componentes sejam
configurados, testados e diagnosticados.
Além disso, o mais importante é que a partir
dessa conexão, os componentes podem se
comunicar efetivamente com outras
máquinas e com o CLP (tanto analógica
como digitalmente).

39. CIRCUITOS/MÓDULOS DE I/O
I/O REMOTO
● Um Sistema I/O remoto permite distribuir
módulos menores pela planta industrial, de
modo que seja possível controlá-los à
distância a partir de uma sala de controle.
● A grande vantagem dos módulos remotos é
a possibilidade de descentralizar o controle
e o envio de informações. Além disso, uma
boa instalação com I/O remoto melhora a
distribuição do espaço no chão de fábrica e
resulta em economia durante a montagem
da planta industrial (reduz por exemplo, o
uso de cabos).

40. CIRCUITOS/MÓDULOS DE I/O
● Entretanto, qualquer tipo de componente –
como os sensores e os atuadores, por
exemplo – devem ser conectados
aos Módulos I/O Remotos para que eles
possam ser testados e configurados para se
comunicar com os Controladores Lógicos
Programáveis.

41. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO
● Os protocolos de comunicação são um
conjunto de especificações objetivas
entendidas por sistemas computacionais,
que permitem o diálogo entre equipamentos
diferentes em uma mesma rede. Ou seja,
são elementos que possibilitam uma troca
de informações funcional e estável, que
servem para ajudar máquinas e sistemas a
atuarem conforme o desejado.

42. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO
● Por isso, cumprem importante papel
na automação industrial, pois conseguem
supervisionar e gerenciar processos, por
meio de autenticações, detecções e
correção de erros, sinalizações, entre outras
funções.

43. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: PROFINET
● Protocolo baseado em Ethernet capaz de
conectar dispositivos como sensores e
atuadores a sistemas de controle de
processos.

44. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: PROFIBUS
● Uma das linguagens digitais mais utilizadas para
comunicação industrial entre equipamentos
conectados em rede, tem como principal
característica a interoperabilidade.
● A família de redes profibus pode ser dividida em três
versões, a saber:
○ Profibus DP;
○ Profibus PA;
○ Profinet.
● O cabo deve possuir malha de proteção contra
interferência eletromagnética ligada à terra.

45. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: PROFIBUS
Entre os equipamentos que são interligados em
profibus DP podemos encontrar:
● CLP (Controlador Lógico Programável);
● IHM (Interface Homem Máquina);
● Interfaces remotas para sinais digitais e
analógicos;
● Inversores de frequência/Soft-starter;
● Sensores;
● Válvulas e outros atuadores.
A distância máxima é de 1200 metros, lembrando que
quanto maior o comprimento da rede menor será a
velocidade de comunicação.

46. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: PROFIBUS
● Os dispositivos da rede podem ser classificados de três modos:
● Mestre DP Classe 1
○ O mestre DP classe 1 é um controlador central que troca informações com as estações
escravas dentro de um ciclo de mensagens especificado. O dispositivo mestre mais
comum é o controlador lógico programável (CLP).
● Mestre DP classe 2
○ Os mestres DP Classe 2 são os programadores, dispositivos de configuração ou
sistemas de supervisão. Os mestres classe 2 são utilizados para a configuração da rede,
ou para os propósitos de operação e monitoria.
● Escravo DP
○ Um escravo DP é um dispositivo periférico (dispositivos de E/S, inversor de frequência,
IHM, válvula) que coleta informação de entrada e/ou atua sobre o processo com
informações oriundas da própria rede. A quantidade de informação de entrada e saída
depende no tipo de dispositivo. O PROFIBUS permite até 246 bytes de entrada e 246
bytes de saída.

47. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: PROFIBUS
● Multimestre
○ O profibus DP pode operar no modo
multimestre, onde vários mestres
estão conectados no barramento.
Estes mestres são subsistemas
independentes, cada um contém um
mestre DP classe 1 com seus
respectivos escravos DP, ou
dispositivos de diagnóstico DP classe
2. Os dados das entradas e saídas de
todos escravos DP podem ser lidos
por todos os mestres, mas somente
um mestre previamente configurado
pode enviar informações para o seu
respectivo escravo.

48. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO
● Ethernet/IP – usado em aplicações de
automação, é construído sobre TCP/IP e
usa hardware e software já estabelecidos
para especificar um protocolo de aplicação
para acessar, configurar e controlar
dispositivos industriais.
O gateway epGate PN permite integrar devices
PROFINET I/O a sistemas de controle EtherNet/IP por
meio de mapeamento interno de I/O.

49. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO
● Através dele, fica mais fácil compartilhar
as informações dos dispositivos da
indústria, como sensores e drivers, com os
servidores e controladores da rede.
● A alta velocidade de conexão do protocolo
também contribui para o funcionamento das
atividades realizadas por ele.
O gateway epGate PA permite integrar até 4 segmentos
PROFIBUS PA (até 64 devices) a sistemas de controle
EtherNet/IP.

50. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO
● Econômico, o EtherNet/IP suporta a
conexão entre vários computadores e
conecta diferentes dispositivos, justamente
por lidar com grandes quantidades de
dados.
● O protocolo EtherNet/IP é de fácil
configuração e necessita apenas do EDS
(Electronic Data Sheets) para adicionar à
programação.
Conectores tipo RJ45 e M12D

51. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: MODBUS TCP
● Criado em 1979 pela empresa Modicon. No
mesmo ano, ele começou a ser utilizado
em CLPs, ou seja, Controladores Lógicos
Programáveis. Por ser um
protocolo simples e de fácil
implementação, ele acaba sendo aplicado
na maioria dos equipamentos industriais que
contam utilizam alguma tecnologia de
comunicação em rede. Além disso, o
Modbus é um protocolo aberto, ou seja,
ele pode ser livremente implementado em
qualquer equipamento.

52. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: MODBUS TCP
● Uma das vantagens da comunicação
Modbus TCP é a facilidade de
implementação da infraestrutura, através
de switches ou hubs industriais e
cabeamento via par
trançado (preferencialmente com blindagem
“FTP”) e conectores RJ45. Devido a esse
meio físico, a comunicação em Modbus
TCP pode atingir velocidades de 100Mbps a
10Gbps.

53. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: MODBUS TCP
● O Modbus TCP pode ser utilizado em
dispositivos de controle, como os CLPs, e
em dispositivos de supervisão, como as
IHMs. O protocolo também possui uma
versão para linhas seriais chamada Modbus
RTU, o que permite a comunicação em
meios físicos como RS-232 e RS-485

54. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: MODBUS TCP
Muitos equipamentos industriais utilizam o
Modbus como protocolo de comunicação, e
graças às suas características, este protocolo
também tem sido utilizado em uma vasta gama
de aplicações como:
● Instrumentos e equipamentos de laboratório;
● Automação residencial;
● Automação de navios.

55. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: MODBUS TCP
● Na figura ao lado vemos um
exemplo de rede com o
protocolo Modbus, com um
gateway fazendo a conexão
entre os dois tipos de
Modbus, o serial em RS-485
e o TCP/IP em ethernet. No
mercado ainda existe a
opção do gateway Modbus
wireless.
● O mestre da rede, que nesse
caso é um CLP (Controlador
Lógico Programável) envia e
recebe dados dos escravos, que
são posteriormente um inversor
de frequência, uma IHM
(Interface Homem Máquina), um
controlador de temperatura e
uma interface de I/O remota
Modbus.

56. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: MODBUS TCP
● A estação mestre inicia a comunicação
solicitando que os escravos enviem seus
dados. Os escravos, por sua vez, recebem a
requisição do mestre e retornam os dados
solicitados. Os dados transmitidos podem
ser discretos ou numéricos, ou seja, é
possível enviar valores numéricos como
temperatura e pressão ou enviar um bit para
ligar e desligar um motor.

57. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: OUTROS
● DeviceNet – protocolo aberto baseado em
CAN que atua com equipamentos simples
como módulos de I/O, sensores e
atuadores, até outros mais complexos,
como Controladores Lógico Programáveis
(CLP).
● CANopen – É um protocolo serial que usa
telegramas CAN para troca de dados em
rede. Ele descreve os serviços da camada 2
de enlace de dados do modelo OSI.
● EtherCAT – Baseado em Ethernet, tem alto
desempenho, baixo custo e é fácil de usar,
pois sua topologia é flexível e usa
configuração mestre/escravo.

58. PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO: OUTROS
● AS-interface – conhecido também como
AS-i, é indicado para aplicações mais
simples, como máquinas e equipamentos
menores. O transporte de dados e energia é
feito pelo mesmo cabo, o que reduz o custo
da instalação.
● ControlNet – veloz, esse protocolo é ideal
para aplicações com alto fluxo de dados.
Suas atualizações de E/S e intertravamento
entre controladores têm prioridade sobre
uploads e downloads de mensagens e
programas.
● OPC Clássico – baseado na ferramenta da
Microsoft OLE, realiza a integração dos
equipamentos de chão de fábrica com os
sistemas de controle. Possui três
especificações que permitem o acesso a
informações de processo, alarmes e dados
históricos.

59. MÓDULOS DISCRETOS DE ENTRADA
Além da frequência, a principal limitação das entradas digitais de um CLP está na tensão de operação. Para
esses sinais é comum utilizar 24Vdc ou ainda 127Vac.
Os sinais digitais são provenientes de diversos equipamentos no processo, tais como:
● Pressostatos;
● Termostatos;
● Chaves de nível;
● Botoeiras;
● Sensores de proximidade;
● Chaves fim de curso.
E até mesmo de outros CLP’s e equipamentos como inversores de frequência.

60. MÓDULOS DISCRETOS DE ENTRADA
Entrada digital tipo N e tipo P
A comutação executada em um sinal digital de corrente contínua na entrada de um CLP pode ser de dois
tipos:
● Tipo N ou Source : Quando o CLP reconhece na entrada o potencial negativo da fonte de alimentação;
● Tipo P ou Sink : Quando o CLP reconhece na entrada o potencial positivo da fonte de alimentação.
Em ambos, os casos a falta do sinal caracteriza nível lógico 0 e a presença do sinal nível lógico 1.

61. MÓDULOS DISCRETOS DE ENTRADA
● Como citado anteriormente, é possível encontrar entradas em corrente alternada, facilitando a aplicação
com relés, contatoras e botoeiras. Os circuitos devem ser isolados eletricamente para que em caso de
picos de tensão a CPU do CLP não seja prejudicada.
● Ainda é possível encontrar no mercado módulos de entrada digital do tipo entrada rápida que suportam
frequências maiores, que podem chegar a até a casa dos Khz. Uma das aplicações desses módulos é
em encoders e sensores de velocidade.
● É de extrema importância consultar o manual do CLP antes de se realizar qualquer ligação, algo que não
é difícil hoje pois a maioria dos fabricantes disponibiliza seus manuais gratuitamente pela internet.

62. MÓDULOS DISCRETOS DE ENTRADA
● Na figura do próximo slide, vemos o diagrama de blocos de um sistema de entrada digital para vários
canais. Neste caso é utilizado um multiplexador ou serializador de dados para reunir o sinal de todos os
canais em apenas um, para que posteriormente seja isolado para o circuito de controle.
● Na sequência vemos um exemplo de ligação de um módulo de entrada digital. Nesse caso o módulo
reconhece sinal positivo aplicado em seus canais (entrada P).

63. MÓDULOS DISCRETOS DE ENTRADA

64. MÓDULOS DISCRETOS DE ENTRADA

65. MÓDULOS DISCRETOS DE SAÍDA
● As saídas digitais são utilizadas para acionar atuadores como lâmpadas, contatoras, válvulas solenoide,
motores, entre outros dispositivos, e podem ser encontradas basicamente em três tipos:
● Saída por relé;
● Saída por transistor;
● Saída por tiristor.

66. MÓDULOS DISCRETOS DE SAÍDA
Saída a relé
● Muitos CLP’s utilizam como elemento ativo de saída circuitos com relés. Essa técnica possui algumas
características que devem ser estudadas antes de serem aplicadas:
● Os relés podem trabalhar em uma ampla faixa de tensão e corrente. É comum encontrar saídas digitais
de 250Vac/dc de 2A a 10A, por exemplo, o que diminui a necessidade de circuitos auxiliares;
● Os relés podem comutar circuitos em corrente contínua ou alternada;
● Por serem elementos eletromecânicos, estão sujeitos a limitações como desgaste dos contatos e
velocidade de comutação.

67. MÓDULOS DISCRETOS DE SAÍDA
● No diagrama do exemplo ao lado cada relé
suporta uma corrente máxima de 2A e uma
tensão máxima de 250Vac. A frequência
máxima de chaveamento é de 1HZ. Repare
no detalhe em que se utiliza duas fontes de
alimentação, sendo uma para as cargas e
outra para alimentar o módulo com 24Vdc.

68. MÓDULOS DISCRETOS DE SAÍDA
Saídas por transistor
● Muitos CLP”s utilizam como saída digital dispositivos eletrônicos como transistores bipolares e IGBT’s.
Esta técnica possui as seguintes características:
● Por serem elementos estáticos possuem maior vida útil que os relés;
● Trabalham apenas com corrente contínua, geralmente com tensão de 24Vdc;
● Comutam correntes de baixa amplitude como, por exemplo, 500 mA na maioria dos casos.
● Em alguns casos é possível a utilização de mais de um canal para uma mesma carga para se aumentar
a corrente máxima. Por exemplo, é possível utilizar dois canais de 0,5A simultaneamente para acionar
uma carga de 1A. Nesse caso o acionamento dos canais deve ser simultâneo para evitar sobrecargas
em um dos canais.

69. MÓDULOS DISCRETOS DE SAÍDA
Tipos de saída a transistor
● Tipo N ou Sink: Quando o canal libera potencial negativo da fonte de alimentação de 24 Vdc para a
saída (carga ligada entre o potencial positivo da fonte e a saída);
● Tipo P ou Source: Quando o canal libera potencial positivo da fonte de alimentação de 24 Vdc para a
saída (carga ligada entre o potencial negativo da fonte e a saída).

70. MÓDULOS DISCRETOS DE SAÍDA
● Na figura abaixo vemos um exemplo de ligação de um módulo de saída digital transistorizado.

71. Scan time
● Suponha que temos um PLC cujo tempo de varredura é de 5 ms e precisamos atribuir uma entrada para
um codificador que gere um pulso a cada 1 ms. Consulte a figura (a) abaixo.

72. Scan time
● No gráfico abaixo, como você pode ver, o CLP leva 0,3 ms para ler a entrada, 0,3 ms para gravar a saída
e 4,4 ms para executar a lógica. Ou seja, o tempo total de varredura de 5 ms é exigido pelo PLC.

73. Scan time
● Como podemos ver, o pulso do encoder começa após 0,5ms e o tempo de varredura do PLC começa
com 0ms. O PLC irá ler o primeiro pulso do encoder que está em 0,5ms, mas após o primeiro pulso
assim que o segundo pulso estiver em 1ms, o PLC não será capaz de ler esta entrada porque o tempo
de varredura de leitura da entrada do PLC é 0,3 ms apenas.

74. Scan time
● Assim, a cada novo tempo de varredura, o PLC lerá apenas o primeiro pulso do encoder e os demais
pulsos serão negligenciados pelo PLC porque o tempo de varredura do PLC é maior que o tempo do
codificador. Estes são um problema sério para o processo.
● E se eu já tiver um PLC cujo tempo de varredura é maior que um encoder?
● No software PLC há instruções, pelas quais você pode evitar o problema acima, elas são as seguintes;
● Instrução Imediata - Entrada Imediata, Saída Imediata
● Interrompe a instrução.

75. Scan time
● Estas instruções são vistas principalmente em PLCs antigos da Siemens .
● A Instrução funciona de forma que a entrada imediata irá pausar a etapa de execução lógica e ler as
Entradas repetidamente e então continuar a etapa lógica, da mesma forma que a outra Instrução também
funciona respectivamente.

76. ● FRANCHI, C.M., Controladores Lógicos Programáveis – Sistemas Discretos. 1. ed. São Paulo: Érica,
2008.
● SILVEIRA, P.R., SANTOS, W.E. Automação e controle discreto. São Paulo: Érica, 2008
● RUSH, Peter. Proteção e automação de redes: conceito e aplicação. São Paulo: Blucher: Schneider,
2011. 521p.
● AUTOMAÇÃO APLICADA 5ª edição (Marcelo Georgini)
COP AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
● PETRUZELLA, Frank D. Controladores lógicos programáveis.