CLP: O que é, para que serve e principais aplicações [Definitivo]

Introdução

No campo industrial quando se fala em automação, o CPL é o principal dispositivo utilizado para controlar todos os equipamentos e maquinários. Porém você sabe de fato o que é um CLP e o que ele pode fazer? Se não, acompanhe este artigo e você aprenderá o que é, como funciona e o que esse equipamento é capaz de fazer.   

Por onde começar?

Apesar de muitos cursos técnicos para eletricista e graduações apresentarem disciplinas de automação, muitas vezes os profissionais acabam conhecendo um CLP apenas quando se deparam com ele na indústria.

Conhecer este equipamento pode diferenciar você de outros profissionais desta área e te trazer uma grande vantagem na hora de conquistar uma vaga. Porém a questão é, para um iniciante, por onde começar?

Nos próximos tópicos traremos uma síntese completa do que um profissional da área deve saber sobre um CLP e como obter experiência na programação, mesmo sem atuar na área, nem possuir um CLP em casa.  

O que é o CLP 

O CLP (Controlador Lógico Programável), da sigla em inglês PLC (Programmable Logic Controller), basicamente é um computador adaptado ao ambiente industrial.

Através deste dispositivo, um profissional pode criar uma programação, onde o CLP vai fazer a leitura de sensores de temperatura e umidade por exemplo, e executar o processamento desses dados. Com base na sua lógica de programação, o CLP vai executar o controle de atuadores de uma indústria.

Todos estes valores e acionamentos realizados pelo CLP podem ser armazenados e também enviados para a nuvem, permitindo a criação de um histórico de ações e também permitindo a visualização e o acionamento desse sistema em qualquer dispositivo conectado à internet. 

Estrutura de um CLP

Nesta seção falaremos sobre os principais componentes que compõem o CLP, geralmente essa estrutura faz parte de todos os CLPs de modo geral e nada impede que um dispositivo tenha mais ou menos recursos.

• Processador: É o componente responsável por executar todas as tarefas envolvendo o sistema, em outras palavras, é o “cérebro” do CLP.

• Memória ROM: Memória responsável por armazenar o programa de execução criado pelo projetista, além disso ela possui informações reservadas para o boot do sistema.

• Memória RAM: Memória utilizada para armazenar dados e variáveis a serem processadas, como valores lidos de sensores e variáveis de saída de um atuador, por exemplo.

• Cartão de Entrada: São responsáveis por receber as entradas de sinais, que podem ser analógicos ou digitais. Alguns dos componentes que podem ser acoplados nestas entradas são:
  • Sensores de fim de curso;
  • Sensores de temperatura;
  • Sensores de pressão;
  • Sensores de fluxo.

• Cartão de Saída: Aciona os atuadores que o CLP controla. Podem funcionar de forma digital ou analógica. Alguns exemplos de atuadores que podem ser controlados pelo cartão de saída são:
  • Contatores;
  • Atuadores eletropneumáticos e eletrohidráulicos;
  • Motores de passo.

• Barramento: O barramento é a estrutura utilizada para interligar cada um dos componentes descritos nesta seção. No CLP os contados que interligam os módulos opera como uma espinha dorsal encaixando cada módulo adicionado.

• Fonte de alimentação: Esse item varia entre modelos de CLPs existentes, atualmente os modelos possuem uma fonte AC/DC Bivolt (110V-220V) integrada ao sistema, porém alguns modelos mais antigos não possuem essa característica e por isso é necessário verificar essa condição.

•  Dispositivo de Programação: Assim como ocorre com a fonte de alimentação, alguns tipos de CLP, principalmente os mais antigos, exigem um dispositivo de programação para transmitir o programa do computador para o CLP.
  Nos dias de hoje os CLPs possuem uma entrada USB que permite a conexão direta com o computador sem a necessidade de um dispositivo a mais. 

• Display LCD: O display LCD  é utilizado para exibir informações referentes ao funcionamento do CLP, como estado de entradas e saídas. Além disso ele também permite a configuração e criação de programas através de sua interface com o usuário.

Vantagens de usar um CLP

Entre as maiores vantagens de se utilizar um CLP na automação de uma empresa, podemos destacar o controle detalhado do processo de produção.

Com isso é possível controlar exatamente cada etapa do processo e então mapear gargalos na produção para desenvolver melhorias, tornando o CLP mais uma ferramenta na área da elétrica imprescindível para os profissionais.

Através do envio de dados à nuvem, todas estas informações podem ser visualizadas através de um computador ou celular, permitindo a verificar o processo em tempo real, possibilitando uma análise dos dados dos sensores que estão ligados ao CLP.

Além desses benefícios relacionados ao processo de produção, podemos citar os benefícios relacionados à implementação do CLP, como redução na quantidade de cabos entre as ligações, fácil configuração e programação do sistema. 

Principais tipos de CLP e como escolher o melhor

A seleção de um dispositivo CLP não é uma tarefa simples, porém existem algumas características do nosso projeto que permitem que a escolha do nosso CLP seja mais assertiva. Podemos separar os tipos de CLPs em 3 principais categorias:

• Micro CLPs: Este tipo de dispositivo geralmente possui um cartão de entrada e saída de 16 portas, com saída de sinal apenas digital e com uma baixa quantidade de memória, podendo-se armazenar até 512 passos;
• CLPs de médio porte: Este equipamento pode oferecer uma maior capacidade no número de portas de entrada e saída, podendo chegar a 256 portas, podendo gerar e receber sinais analógicos e digitais, possuindo até 2048 passos de memória;
• CLPs de grande porte: Estes modelos de CLP podem ser montados de forma modular, ampliando e muito o número de portas de entrada e saída, podendo chegar ao total um número de 4096 portas com entrada e saída analógica.

Com essa informação, basta analisar as necessidades do seu projeto, como número de entradas e saídas necessárias, número de instruções a serem executadas, tipo do sinal lido e fornecido, para então selecionar o tipo do CLP.

Aplicações com CLP

Nesta etapa vamos listar algumas aplicações para você ver como é utilizado um CLP tanto em projetos industriais quanto prediais:

• Controle de acesso em portões de condomínio;
• Automação de esteiras industriais;
• Controle de enchedora de garrafas;
• Partida de motores elétricos através de contatores.

Como é programado um CLP

Atualmente existem algumas formas de se programar um CLP, alguns modelos permitem a programação direto de seus displays, enquanto outros necessitam que a programação seja transmitida de um computador, através de cabo USB ou através da tecnologia OTA (Over the Air).

O método mais comum para programar o CLP é utilizando um computador. A linguagem utilizada geralmente é a Ladder, que é uma adaptação dos símbolos de comandos elétricos e permite uma analogia direta, facilitando seu aprendizado para quem conhece circuitos elétricos através de um curso desse tema.

A seguir focaremos na simulação de um CLP utilizando um programa ZelioSoft, fornecido pela Schneider Electric, que permite criar uma execução em Ladder e também permite simular um CLP no computador.

Simulação de um CLP no computador

Como foi apresentado no tópico anterior o ZelioSoft é uma ferramenta gratuita que permite a criação de execuções para o CLP em linguagem Ladder, além disso ela permite o monitoramento e supervisão desse sistema bem como a simulação dos programas antes de uma aplicação real.

Faremos aqui um exemplo do uso do ZelioSoft para criar um sistema automatizado. Para esta simulação consideramos o CLP chamado também de relé inteligente, modelo SR2A101FU da Schneider Electric.

Este modelo de CLP possui uma alimentação de 100V-220V, 6 canais de entrada e 4 canais de saídas, sua memória suporta até 240 passos.

Após o download e instalação do ZelioSoft, criaremos um programa para controlar uma carga a partir de dois acionadores, por exemplo. Essa carga no programa é representada por uma lâmpada, porém pode ser um contator, um solenóide ou até mesmo um relé. 

Ao abrirmos o programa e criaremos um novo projeto, como o da imagem:

O passo a passo descreve cada ação que devemos realizar para criar o projeto, basicamente, primeiro é clicar no ícone novo projeto, em seguida abrirá uma página com os tipos e modelos de CLPs.

Antes de avançar, devemos selecionar o modelo de CLP que usaremos, seguindo a imagem, é o CLP SR2A101FU. Após clicar em avançar o software apresenta uma janela onde já é possível iniciar a programação do CLP, como podemos verificar abaixo:

Esta tela exibe a estrutura da programação em Ladder, onde no modo de edição cada linha de comando na tela pode receber até 5 contatos de controle e 1 saída. 

Na barra de ferramentas abaixo das linhas de comando, também temos os comandos de input, output e alguns outros que serão vistos em outro momento, porém para este primeiro projeto usaremos inputs e outputs.

Para criar os comandos que desejamos basta clicar arrastar o ícone de input desejado para a uma posição na linha de comando, o mesmo se aplica para o output. Com isso para montar um sistema para acionar uma carga a partir de dois diferentes acionadores, devemos ter o seguinte diagrama:

Agora que o diagrama está completo, vamos executar a simulação do sistema. Para iniciar-la, devemos selecionar o botão “S” de simulação e pressionar o botão “Run”. 

Você perceberá que quando fizer estes passos as cores dos botões mudarão e abrirão duas janelas exibindo uma ilustração das entradas e saídas.

Se caso isso não ocorrer, verifique se as janelas de exibição estão ativadas na barra de ferramenta abaixo da tela do diagrama, como indica a imagem a seguir:

Neste momento, a simulação já pode exibir o comportamento do circuito elaborado. Clicando nos ícones dos contatos, tanto na janela de exibição quanto no diagrama desenhado, o circuito vai fechar o contato e simular o fechamento dele, acendendo a luz que simboliza a carga.

O mesmo comportamento ocorre com o input 2, visto que os contatos estão em paralelo nesse projeto. A partir desse momento, o programa já poderia ser gravado no CLP através do cabo USB.

Conclusões sobre o CLP

Como vimos ao neste artigo o CLP é um dispositivo que revolucionou a automação industrial nos últimos tempos. O domínio sobre o CLP hoje é um grande diferencial na carreira de um profissional da área da automação, porém tende ser um requisito num futuro não muito distante. 

Além disso, nós vimos uma ferramenta gratuita que permite simular um CLP através do computador. Isso abre portas para que uma pessoa mesmo sem o equipamento em mãos possa adquirir o conhecimento necessário para manuseá-lo.

Nós também vimos uma aplicação simples de como utilizar o programa ZelioSoft. O programa possui uma infinidade de outras aplicações que podem e devem ser exploradas por aqueles que desejam se aprofundar nesta área.

Por fim espero que você que acompanhou este artigo até o momento tenha adquirido esse conhecimento sobre o que um CLP pode oferecer e quais portas o conhecimento sobre este tipo de equipamento pode abrir! Nos vemos nos próximos artigos.