Aula 04 - Controle de entradas e saídas do CLP

Um CLP pode ser representado basicamente por 3 partes que são: os módulos de entradas, a unidade de processamento (CPU) e os módulo de saída.

Durante o seu funcionamento o CLP realiza uma seqüência de operações denominada de ciclo de varredura. Quando o CLP é ligado um programa semelhante a BIOS de um computador faz a verificação geral de vários itens tais como reconhecimento dos módulos de entradas e saídas ligadas ao CLP, estado da memória (verifica se existe um programa de usuário instalado).

A este processo é dado o nome de inicialização. Se todo o hardware (parte física do CLP) está em condições e se existe um programa de usuário instalado o programa de inicialização inicia o programa do usuário e, a partir daí, começa a realizar um ciclo repetitivo denominado de ciclo de varredura que consiste em verificar o estado das entradas e saídas, armazenar esta leitura na memória (imagem das entradas e saídas), fazer a comparação desta imagem com o programa do usuário e atualizar as saídas caso a imagem esteja diferindo do programa.
O fluxo de informações em um circuito de controle com CLP, é sempre indicado da Entrada  (Input) para o CLP (Lógica) e do CLP para a Saída (Output). Todos os equipamentos ligados no campo podem interagir com o CLP. Os equipamentos que assumem apenas o estado ligado (1) ou desligado (0) são considerados pontos discretos.

Os pontos discretos digitais podem ser caracterizados de duas formas: Entradas digitais e saídas digitais. Entradas digitais são responsáveis por receber a informação do campo para dentro do CLP, informando se estão ligados ou desligados (abertos ou fechados). São exemplos de entradas digitais: botoeiras, chaves fim de curso, sensores de proximidade indutivos ou capacitivos, chaves comutadoras, termostatos e pressostatos.

Saídas digitais são responsáveis por enviar a informação interna do CLP para o campo, informando se o equipamento deve ligar ou desligar (abrir ou fechar). São exemplos de saídas digitais: os atuadores do tipo acionamento de motores, comando de válvulas, lâmpadas, bobinas de solenóides, bobinas das contatoras, e bobinas de relés, entre outros.
As saídas digitais admitem apenas dois estados: ligado e desligado. Com elas, podemos controlar dispositivos do tipo: reles, contatores, relés, solenoides, válvulas, inversores de frequência, etc.
As saídas digitais podem ser construídas de três formas básicas: saída digital a relê, saída digital 24 Vcc e saída digital à triac. Nos três casos devemos , também é de prover o circuito de um isolamento galvânico, normalmente opto-acoplado.

As entradas , pode ser ativadas manualmente por botoeiras ou automaticamente  por sensores de posição. 

O CLP, é responsável por "tomar decisões" de acordo com as instruções programadas e atuar às saídas.

As saídas geralmente possuem interfaces de relé que ativam os controles através de válvulas pneumáticas, circuitos hidráulicos ou contatores para energizar motores.

Assim, a análise para determinar a forma como o nosso sistema funciona é necessário saber o que desejamos mover, no exemplo iremos abrir ou fechar uma porta de correr com um atuador pneumático de dupla ação. Além a circuito de controle será necessário O circuíto de potência Hidráulico ou Pneumático.

O CLP é visto como uma unidade de controle, sua bateria interna é capaz de manter o programa de operação salvo mesmo quando o CLP está desligado.

É necessário a conexão do CLP a uma fonte de alimentação com a mesma referência dos elementos que estão a no controle (sensores, botoeiras, etc.).

O programa vai fazer com a ativação desses sinais de entrada modifique as saídas que se comportam como desejamos para mover as máquinas.
Alguns micros CLP's têm na parte frontal teclas para programação e um visor para indicar as instruções, neles não é necessário utilizar o computador para o programar.

Os micros CLP geralmente tem 8 entradas e um terminal comum a todas as entradas, o terminal comum é normalmente marcado com as letras "COM" se assim neste terminal liga o neutro. O micro PLC normalmente têm 4 conexões de saída que podemos fechar ou abrir seu contato interno, conforme indicado pelo programa.
Além do diagrama elétrico devemos elaborar o mapeamento de entrada e saída do CLP, como exemplo temos:
Elemento de campo. Endereço. Características.
S0 - I1 -Botoeira de comando NF;
S1 - I2 - Botoeira de comando NA;
S2 - I3 - Botoeira de comando NA;
CLP -   - CLP Logo 24RL - entradas 24 Vcc e saídas relé;
K1 - Q1 - Contator 220V;
K2 - Q2 - Contator 220V.

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/03/2015

Aula 03 - Controlador Lógico Programável

O Controlador Lógico Programável – CLP – nasceu dentro da General Motors, em 1968, devido a grande dificuldade de mudar a lógica de controle dos painéis de comando a cada mudança na linha de montagem. Tais mudanças implicavam altos gastos de tempo e dinheiro.
Sob a liderança do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especificação que refletia as necessidades de muitos usuários de circuitos e relés, não só da indústria automobilística como de toda a indústria manufatureira. Nascia assim um equipamento bastante versátil e de fácil utilização, que vem se aprimorando constantemente, diversificando cada vez mais os setores industriais e suas aplicações.

O CLP foi concebido na indústria para substituir os quadros de relés de um circuito elétrico sequencial ou combinacional para o controle industrial de máquinas, equipamentos ou processos.
Pode considerar-se um sistema automatizado como sendo constituído por dois grupos: a parte operativa e a parte de comando.

As lógicas que compõem o programa interno do CLP são criadas pelo usuário (programador), utilizando um software de programação dedicado, desenvolvido pelo fabricante do equipamento e instalado em um Computador Pessoal (PC).
Vantagens do CLP em relação à circuitos de comandos eletromagnéticos: Menor espaço; Menor consumo de energia elétrica; Reutilizáveis; Programáveis; Maior confiabilidade; Maior flexibilidade; Maior rapidez na elaboração dos projetos; Interfaces de comunicação com outros PLC’s e computadores.

Os primeiros controladores foram introduzidos no início dos anos 60, com o passar do tempo, surgiram no mercado os controladores reprogramáveis, o que ocasionou um passo muito grande para a evolução da automação. Como a aceitação desses equipamentos crescia cada vez mais, houve a necessidade de controladores maiores e mais potentes.

A maioria dos fabricantes respondeu à altura, criando linhas de pequeno porte (50 - 100 pontos de E/S), de médio porte (150 - 500 pontos de E/S) e de grande porte (500 - 4000 pontos de E/S). Geralmente, os modelos não eram compatíveis uns com os outros. Esses problemas foram sanados com a introdução dos protocolos de comunicação abertos por meio de canais de comunicação serial.

Nos anos 90, o mercado se desenvolveu e se tornou ainda mais forte, pois entraram em cena os controladores para microaplicações (menos de 50 pontos de E/S), o que exigiu uma redução de tamanho e de custos por parte dos fabricantes de controladores. 

Hoje, são muito utilizados os conceitos de remotas distribuídas pelo campo (controle distribuído) e uma CPU em uma sala de controle. Esse tipo de controle provém da tecnologia dos sistemas do tipo SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído), muito utilizado ainda hoje pelas indústrias químicas e petroquímicas. Com o avanço das redes de comunicação com velocidades cada vez maiores, existe a possibilidade de os CLPs de diversos fabricantes trocarem informações entre si, e também com outros equipamentos.

© Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 28/02/2017

Aula 02 - Evolução da Automação Industrial

A automação surgiu como o caminho para a redução da participação da “mão humana” sobre os processos industriais. Podemos dizer que a utilização em larga escala do moinho hidráulico para fornecimento de farinha, no século X, foi uma das primeiras criações humanas com o objetivo de automatizar o trabalho, ainda que de forma arcaica.

Com a ajuda do inventor James Watt, a máquina a vapor se tornou mais eficiente, com a implantação do regulador de velocidade.

As primeiras máquinas movidas a eletricidade surgiram em meados do século XIX, graças a esforços de diversos pesquisadores – entre eles Michael Faraday e André-Marie Ampère – que estudaram a utilização da eletricidade e do magnetismo em conjunto, levando ao desenvolvimento de motores que, conectados a sistemas elétricos, acionavam alavancas.

O conceito de automação foi instituído nos Estados Unidos apenas em 1946, nas fábricas automotivas e, atualmente, o termo significa qualquer sistema que utilize computação e que substitua o trabalho humano com o intuito de aumentar a velocidade e a qualidade dos processos produtivos, a segurança dos funcionários, além de obter maior controle, planejamento e flexibilidade da produção.

Embora o microprocessamento tenha sido comercializado apenas a partir dos anos 1960, foi nesse período que surgiram os primeiros robôs mecânicos a incorporar sistemas de microprocessamento e unir tecnologias mecânicas e elétricas.

Até o final da década de 1960, as empresas automobilísticas produziam em massa, com rapidez e qualidade, mas não ofereciam muitas opções para os clientes, já que a linha de produção não era flexível. A solicitação de um carro com acessórios específicos ou com uma cor diferente da disponível para pronta entrega poderia levar muitos meses para ser produzida, por exemplo.

Percebendo a necessidade do mercado, a General Motors (GM), nos Estados Unidos, solicitou à empresa Allen-Bradley que confeccionasse um produto que conferisse versatilidade à produção. A empresa, que já produzia contatores e dispositivos elétricos, desenvolveu, em 1968, o equipamento chamado Controlador Lógico Programável (CLP), que substituiu os antigos relés e permitiu fazer modificações rápidas no processo produtivo.

À medida que o CLP foi incorporado nas indústrias, evoluiu e adquiriu novas funções e é hoje capaz de executar sequenciamento, temporização, contagem, energização/desenergização e manipulação de dados, regulação PID, lógica fuzzy, entre outras funções. Os CLPs podem ser programados por meio de computadores, são adequados para os ambientes industriais – muitas vezes inóspitos – e possuem linguagem amigável.

A automação foi aplicada, a princípio, em indústrias automobilísticas e petroquímicas. De lá para cá a tecnologia se disseminou para outras áreas, como indústrias alimentícia, química, petroquímica, siderúrgica, automotiva e associadas (pneus, borracha, etc.).

Este arquivo poderá ser baixado em: 16_01_001 Evolução da Automação Industrial.

Direitos de autor. 2017: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/01/2017

Aula 01 - Breve análise das questões abordadas no filme Tempos Modernos

Tempos Modernos foi produzido no ano de 1936 e se constitui em uma das mais expressivas críticas que o cinema promoveu, tendo como tema central a Sociedade Industrial Capitalista. 

O filme inicia mostrando ao fundo um grande relógio, o símbolo maior dos Tempos Modernos, "Time is money" é um dos principais lemas do capitalismo. Logo no início do filme vemos um rebanho de "gado-gente", correndo desesperado para o abatedouro-fábrica. 

Chaplin não esconde sua visão da bestialidade humana. Gente que se submete a viver amontoada, sem propósito, como gado domesticado. Mais do que o capitalismo, critica profundamente a sociedade industrial, seu ritmo alucinante, a falta de qualidade de vida e seus propósitos irracionais. Evidencia que a velocidade da máquina não pode ser a velocidade do ser humano, sob pena de não termos mais seres humanos, apenas bestas humanas.

Ele aprofunda ainda mais esta sua crítica ao abordar, com detalhes, a questão da linha de montagem e suas seqüelas desastrosas na psique humana. O esforço humano em trabalhar como um relógio, dentro de um sistema de repetição mecânica, contínua e cronometrada, acaba por levar a pessoa a ficar com sérios problemas neurológicos e psicológicos. Os mais fortes acabam sobrevivendo como se fossem máquinas, em um cotidiano sem esperança, criatividade ou alegria, onde a única atividade é a repetição de um par de gestos mecânicos simples. 

Um dos pontos cruciais da obra-prima de Chaplin diz respeito à questão do consumo e a expectativa que a sociedade industrial traz para as pessoas quanto à posse do maior número possível de gêneros. Carlitos e sua namorada, quando entram em uma Loja de Departamentos pela primeira vez em suas vidas, primeiramente vão até a confeitaria saciar a fome e a sede, para logo em seguida se dirigirem ao quarto andar, onde estão os brinquedos. Da infância feliz que não tiveram, passam para as roupas e móveis, que como adultos também jamais terão condições de possuir. Ao casal pobre resta o consolo de sonhar. Para um sistema que se diz de Pleno Consumo, eis aí uma crítica forte e consistente.

Chaplin reforça a frustração do não consumo em uma sociedade baseada no consumo, quando o seu personagem propõe à namorada pensar como eles seriam felizes morando em uma casa de classe média. Idealiza um casal feliz, com fartura à mesa. Tudo ilusão, é claro! Pois, para a classe a que pertencem, sobra no máximo um barraco velho e abandonado na periferia da cidade.

Ponto importante para reflexão, são as respostas diferentes que os vários personagens deram diante das dificuldades que enfrentaram durante o período de recessão que os EUA vivenciaram na década de vinte, a Grande Depressão. Enquanto a menina promovia pequenos furtos, seu pai procurava emprego honestamente, ao mesmo tempo em que participava dos movimentos operários que tinham como objetivo pressionar o Estado a resolver a crise econômica. Já Carlitos, por ser mão-de-obra não especializada, diante da realidade crua do desemprego, optou por se esforçar ao máximo para ficar na cadeia, onde pelo menos tinha garantida moradia e alimentação. Seu amigo Big Bill, que trabalhou com ele na linha de montagem apertando parafusos, ao ser despedido, acabou optando pela marginalidade mais radical, se juntando a outros desempregados armados para assaltar a Loja de Departamentos. O caminho trilhado pelos excluídos vai do pequeno furto ao assalto à mão-armada, e Chaplin mostra desta forma como esta marginalidade é construída socialmente. 

 Além do que, para aumentar a dificuldade do trabalhador, com novas tecnologias sendo incorporadas cada vez mais rapidamente ao processo produtivo, ou ele especializa sua mão-de-obra ou se torna um excluídos da sociedade. Chaplin mostra bem essa dificuldade quando Carlitos fica no emprego que conseguiu no estaleiro apenas dois minutos. 

Nenhuma outra obra de arte conseguiu expressar melhor este sentimento de impotência que a maioria oprimida sente diante dos mecanismos impessoais do sistema capitalista-industrial, como no quadro em que Carlitos é literalmente tragado pela grande máquina. Cena bela e extraordinariamente repleta de significado: o homem moderno absorvido por completo, de forma paralisante, pelas engrenagens do sistema.