CLP

Conceito

                 Um Controlador Lógico Programável(CLP ou CP), vem da expressão em inglês "Programmable logic controller". Foi idealizado em meados da década de 60 pela indústria automotiva, devido a necessidade de alterar linhas de montagens industriais sem que tivesse a necessidade de fazer grandes alterações estruturais, mecânicas e principalmente elétricas. Se trata de um microprocessador especializado em realizar funções predeterminadas pelo usuário, ou seja, e um aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazenar internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de entradas e saídas.
                 A idéia principal do CLP foi de um equipamento que seguisse características como, facilidade de programação, facilidade de manutenção com conceito plug-in, alta confiabilidade, dimensões menores que painéis de Relés, para redução de custo, preço competitivo, expansão em módulos, mínimo de 4000 palavras na memória. A partir de 1968 a implementação de CLP´s foi largamente utilizada colocando as industrias em um novo patamar. Devido às mudanças tecnológicas ao longo dos anos, novas gerações de CLP´s foram sendo desenvolvidas chegando atualmente na quinta geração.

Exemplos de CLP´s:

Tecnologias empregadas

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. As últimas tecnologias empregadas são ARM(arquitetura de processador de 32 bits), FR-V(é um microprocessador RISC VLIW da Fujitsu. Os modelos FR-400 e FR-450 rodam Linux, e também são suportados pela GNU Compiler Collection), microcontroladores PIC(Programmable Interface Controller).

Exemplo CLP da 5ª geração:

Funcionamento

O CLP é composto por alguns dispositivos físicos de suma importância para seu funcionamento. Todos os componentes e elementos trabalham juntos, cada um com seu papel. O mesmo se baseia em “funções”, as quais nós também podemos chamar de “rotinas”. É constituído por: -Memória: área do CLP onde ficam armazenadas todas as informações necessárias para que as atividades sejam executadas; -Cartão de entrada: recebe um sinal elétrico do ambiente externo e envia para dentro do CLP; -Processador: é um chip que irá processar o programa; -Cartão de saída: envia um sinal elétrico para o ambiente externo para acionar algum equipamento; -Barramento: é uma placa eletrônica responsável por fazer a comunicação entre os componentes descritos acima; -Fonte de energia: alimentação do equipamento.

Nos cartões de entrada e saída, há diversas entradas e diversas saídas, ou seja, um único CLP pode executar diversas funções. As funções (ou rotinas) nos cartões de entrada e saída são geralmente identificadas por “endereços”.

Temos duas importantíssimas etapas dentro do CLP, Tabela-Imagem e Função-Scan: A tabela imagem é uma área da memória do CLP. Temos a tabela imagem de entrada e a tabela imagem de saída. Na primeira, ficam as informações enviadas pelo cartão de entrada, ou seja, informações sobre se determinada entrada está acionada ou não. É necessário armazenar essa informação nessa área da memória enquanto o programa é atualizado com as novas informações sobre o que é pra fazer. O programa vai verificar, de acordo com as informações registradas na memória do programa, que quando a entrada “1” está acionada, é necessário acionar a saída “1”. Assim, depois dessa verificação, o chamado “scan” (que fica dentro do processador) interpreta essa informação e executa o programa. Executando o programa, ele enviará essa informação à “tabela imagem de saída”, na qual ficam armazenadas as informações do cartão de saída, enquanto o scan vai verificando outras informações do programa. Fica por conta do barramento levar essa informação ao cartão de saída. Assim, depois de todo esse processo, a função do cartão de saída é enviar um simples sinal elétrico executando determinada função.

É importante saber que em programação dizemos que cada informação programada é uma “linha”. Assim, o scan lê a primeira linha do programa da esquerda para a direita (ou seja, ele lê a informação programada). Após essa leitura ou varredura, se houver uma segunda linha de programa, o scan passa para a próxima e faz a leitura da esquerda para direita e assim sucessivamente. O scan faz essa leitura ou varredura diversas vezes, mesmo que não tenha nada de atual para executar. Isso quer dizer que o equipamento fica funcionando continuamente, 24 horas por dia. Devido a isso, temos algo que chamamos de “chamada de rotina”. Esse recurso faz com que o scan execute somente quando tiver algo novo para fazer.

Interfaces

PROGRAMAÇÂO:

In-system programming (ISP) É a capacidade de alguns dispositivos programáveis, como dispositivos lógicos, microcontroladores e dispositivos embarcados, serem programados enquanto instalados em um sistema completo, não necessitando assim de chips pré-programados. A vantagem nessa interface é que facilita aos fabricantes de programarem e testarem seus produtos em uma única fase de produção ao invés de programarem e testarem em alguma fase separada da produção, economizado capital dessa maneira.

DEBUGGING:

In-circuit emulator (ICE) e debugWIRE Joint Test Action Group (JTAG) É um sistema aplicado no hardware responsável pela depuração do software embarcado. é um redutor de falhas no sistema capaz de corrigir diversos erros sem a utilização de uma interface de entrada nem saída, como teclados, mouses, monitores etc. Tem como característica baixo custo para aplicadores.

In-target probe (ITP) É um sistema também conhecido como "alvo de sondagem". Ele cria pontos de sonda dentro do software que permite ao controlador do sistema definir pontos de interrupção do sistema sem interferir em sua funcionalidade. Ele não substitui a falha, mas a localiza e interrompe o erro, executando novamente o sistema sem erros.

Estado da Arte

                     Acredita-se que o CLP propriamente dito, sempre esteve no estado da arte desde sua idealização na década de 60. Devido a grandes dificuldades para alteração de qualquer área das indústrias, com a vinda do CLP facilitou bastante as novas implementações estruturais, mecânicas e elétricas, mudando completamente o ritmo de alterações tecnológicas a partir desta data. Como estamos na quinta geração de CLP´s, evidentemente que houve uma radical mudança em relação aos primeiros aparelhos desenvolvidos, mas mesmo assim, devido à idealização do primeiro CLP(1968) ainda e comum encontrar quem diga que o estado da arte continua sendo o primeiro aparelho desenvolvido.

Referências

http://www.arrl.org/tis/info/HTML/plc/files/C63NovPLC.pdf

Livro: Automação industrial-PLC Programação e Instalação; Prudente, Francesco. ed:LTC. ano:2010.