O que é um controlador lógico programável

Controlador (do inglês Control) — controle. O controlador em sistemas automatizados é uma ferramenta técnica que executa as funções de controle de processos físicos de acordo com o algoritmo definido, utilizando informações recebidas de sensores e exibidas em dispositivos finais. Qualquer dispositivo que pode operar automaticamente inclui um controlador de controle — um módulo que define a lógica da operação do dispositivo.

Controladores Lógicos Programáveis ​​(PLC) — meios técnicos utilizados para automatizar processos tecnológicos. É um dispositivo eletrônico especializado que funciona em tempo real.

Um PLC pode ser programado digitalmente e assim facilmente adaptado aos requisitos de um processo particular. Com as crescentes demandas de máquinas e processos de produção modernos, as soluções de automação PLC tornaram-se parte integrante da produção industrial diária.

O principal modo de funcionamento de um PLC é a sua utilização autónoma a longo prazo, muitas vezes em condições ambientais adversas, sem grandes manutenções e sem intervenção humana.CLPs são normalmente usados ​​para controlar processos sequenciais, usando entradas e saídas para determinar o estado de um objeto e emitir ações de controle.

Os controladores lógicos programáveis ​​são ideais para controle individual de várias aplicações, máquinas, sistemas e processos ou gerenciamento de energia digital.

Um controlador lógico programável é um dispositivo microprocessado projetado para coletar, converter, processar, armazenar informações e gerar comandos de controle, possuindo um número finito de entradas e saídas, sensores, interruptores, atuadores conectados a eles ao objeto de controle e projetado para operar em modos em tempo real.

Um PLC típico consiste nas seguintes partes:

• Por exemplo, botões, barreiras de luz ou sensores de temperatura são conectados à unidade de controle através das entradas. Graças a esses componentes, o sistema PLC pode monitorar o estado atual da máquina.
• As saídas são conectadas a um dispositivo como motores elétricos, válvulas hidráulicas que o PLC usa para controlar uma determinada máquina.
• Programa do usuário — software PLC, fornece comutação de saídas dependendo da ativação de entradas.
• A interface de comunicação é usada para conectar o CLP a outros sistemas.
• Um PLC também inclui sua própria fonte de alimentação, CPU e barramento interno.

Os sistemas de controle de contato de relé usados ​​atualmente são caracterizados por baixa confiabilidade, presença de contatos abertos, etc. O uso de controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) para automação de sistemas de controle local é o mais eficaz.

Com o tempo, os CLPs continuam a evoluir e se adaptar às necessidades específicas do ambiente industrial.As funções do PLC têm várias vantagens: devido à sua flexibilidade, podem ser utilizadas em uma ampla variedade de indústrias. As configurações podem ser alteradas a qualquer momento sem interferir no funcionamento do próprio equipamento.

Somente dispositivos programáveis ​​individualmente para controle, monitoramento e regulação do desempenho de máquinas de produção podem satisfazer os altos requisitos da indústria moderna.

Um PLC geralmente pode ser instalado diretamente na máquina de produção. Isso economiza o espaço necessário. Além de poder controlar remotamente um CLP, uma de suas maiores vantagens é a capacidade de comunicação.

Os CLPs são programados de acordo com o padrão IEC-61131-3. Os PLCs são programados com a ajuda de complexos especializados, um dos mais populares é o CoDeSys. Inclui as seguintes linguagens: gráfico (diagrama de barras, diagrama de blocos de função, diagrama de função sequencial, diagrama de função contínua), texto (lista de instruções, texto estruturado).

O primeiro controlador lógico programável do mundo apareceu em meados do século XX. O Modicon 084 era um gabinete com um conjunto de relés e contatos interligados, sua memória era de apenas 4 kilobytes. O termo PLC foi cunhado por Allen-Bradley em 1971. Junto com Richard Morley, ele é o «pai do PLC».

O primeiro desses sistemas é atribuído a dois técnicos, Richard E. Morley e Odo J. Lutador. Enquanto Morley introduziu seu sistema Modicon 084 como um "computador semicondutor semicondutor" em 1969, Odo J. Struger ajudou a desenvolver PLCs para a Allen-Bradley, com sede em Wisconsin. Ambos os engenheiros são considerados os criadores do primeiro controlador lógico programável (CLP).Com o tempo, as demandas dos ambientes de produção em todo o mundo aumentaram. Assim o CLP evoluiu e foi colocado em serviço em diversas versões.

— Engenheiro elétrico Yakov Kuznetsov

A estrutura do controlador lógico programável:

Algoritmo de trabalho do PLC:

O principal modo de funcionamento de um PLC é a sua utilização autónoma a longo prazo, muitas vezes em condições ambientais adversas, sem grandes manutenções e praticamente sem intervenção humana.

Os CLPs possuem várias características que os distinguem de outros dispositivos eletrônicos usados ​​na engenharia mecânica:

• Ao contrário de um microcontrolador (computador de chip único) - um microcircuito projetado para controlar dispositivos eletrônicos - os PLCs são normalmente usados ​​em processos de produção industrial automatizados no contexto de uma fábrica;

• ao contrário dos computadores, os PLCs são focados em trabalhar com unidades de máquinas por meio de entrada sofisticada de sinais sensoriais e saída de sinais para atuadores, com foco na tomada de decisões e controle do operador;

• Ao contrário dos sistemas embarcados, os CLPs são fabricados como produtos independentes, separados dos equipamentos que controlam.

• a presença de um número expandido de operações lógicas e a capacidade de definir temporizadores e contadores.

• Todas as linguagens de programação PLC têm fácil acesso à manipulação de bits em palavras de máquina, ao contrário da maioria das linguagens de programação de alto nível em computadores modernos.

Existem CLPs com diferentes níveis de complexidade, dependendo da complexidade das tarefas de automação a serem resolvidas.

As operações básicas de um CLP correspondem ao controle combinado de circuitos lógicos de unidades específicas — mecânico, elétrico, hidráulico, pneumático e eletrônico.

No processo de controle, os controladores geram sinais de saída (on — off) para controlar atuadores (motores elétricos, válvulas, solenóides e válvulas) com base nos resultados dos sinais de processamento recebidos de sensores ou dispositivos de nível superior.

Os controladores programáveis ​​modernos também executam outras operações, como combinar as funções de um contador e um temporizador de intervalo e lidar com atrasos de sinal.

Os controladores lógicos programáveis ​​de nível médio e alto normalmente possuem hardware e software de controle de movimento integrados, particularmente módulos contadores de alta velocidade, módulos de posicionamento, etc., que permitem a implementação relativamente fácil de funções de controle de movimento e fornecem posicionamento de alta precisão.

Estruturalmente, os CLPs são adaptados para operar em condições industriais típicas, levando em consideração atmosferas poluídas, níveis de sinal, resistência térmica e à umidade, falta de confiabilidade das fontes de alimentação, bem como choques mecânicos e vibrações. Para isso, a peça de hardware é acondicionada em um invólucro robusto que minimiza o impacto negativo de vários fatores de produção.

A principal diferença entre os circuitos de controle PLC e relé são os algoritmos que são implementados usando programas. Um único controlador pode implementar circuitos equivalentes a milhares de elementos lógicos rígidos. Além disso, a confiabilidade do circuito não depende de sua complexidade.

Os controladores lógicos programáveis ​​tradicionalmente operam na parte inferior dos sistemas de controle de fábrica automatizados (ACS) — sistemas diretamente relacionados às tecnologias de fabricação.

Os PLCs são geralmente o primeiro passo na construção de sistemas de controle. Isso porque a necessidade de automatizar uma máquina ou planta é sempre a mais óbvia. Dá um efeito econômico rápido, melhora a qualidade da produção, evita trabalhos fisicamente exigentes e rotineiros. Os PLCs, por definição, são construídos para este trabalho.

A principal vantagem do PLC é que um pequeno mecanismo pode substituir um grande número de relés eletromecânicos, bem como tempo de varredura rápido, sistemas de E/S compactos, ferramentas de programação padronizadas e interfaces especiais que permitem a conexão de dispositivos de automação não padronizados diretamente ao o controlador ou combinando diferentes equipamentos em um único sistema de controle.

Como escolher o CLP certo

Escolher um controlador programável é uma tarefa importante e difícil na criação de sistemas para controle automático de parâmetros tecnológicos em qualquer empreendimento industrial.

Ao escolhê-lo, é necessário levar em consideração e avaliar um grande número de fatores. Ao combinar os requisitos tecnológicos de um objeto específico para controle automático com uma análise comparativa de controladores lógicos programáveis ​​modernos, você pode tomar a decisão certa.

Classificação PLC:

Ao comprar um PLC, o primeiro passo é considerar cuidadosamente qual tipo é adequado para o propósito.

CLPs clássicos são módulos que geralmente podem ser programados usando um computador. Depois disso, o computador não é mais necessário para operar o próprio CLP.Em princípio, deve ser feita uma distinção entre CLPs modulares, compactos e com slots.

CLPs compactos são geralmente mais baratos e ocupam menos espaço. Depois disso, é usado principalmente para pequenos processos de automação.

Além das aplicações baseadas na plataforma PC, também existem PLCs compactos que podem ser programados a partir de um painel de controle sem um PC.

Os PLCs modulares oferecem a capacidade de montar de forma flexível a unidade de controle a partir de módulos individuais para que tarefas automatizadas mais complexas possam ser programadas.

Existem módulos que podem ser implementados no sistema como placas plug-in em um slot livre na placa-mãe.

Também é necessário distinguir entre PLCs na forma como eles fazem seu trabalho. Além de modelos que controlam entradas em um ciclo predeterminado e CLPs que processam saídas em vários estágios, também estão disponíveis modelos de CLP orientados a eventos.

Antes de comprar um CLP, deve-se atentar para a quantidade de entradas e saídas, além disso, é necessário considerar outros parâmetros que não foram levados em consideração no planejamento inicial. Considere também se você precisa de um CLP com tela integrada e painel de toque. Em alguns casos, ler os valores e gerenciar o sistema por meio da infraestrutura de TI existente pode ser suficiente.

O que é IHM

HMI (Human Machine Interface) — uma interface de comunicação homem-máquina. Essas interfaces intuitivas e fáceis de usar são usadas para permitir que os usuários operem e operem máquinas sem conhecimento profundo da programação do PLC. Um tipo de dispositivos IHM são os sistemas SCADA: Sistemas de aquisição de dados e controle operacional (sistemas SCADA)