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Um CLP (Controlador Lógico Programável), também chamado de PLC (Programmable Logic Controller), é um equipamento que tem a finalidade de controlar máquinas ou processos inteiros, como um computador, com a diferença de ser bem mais robusto. O equipamento apresenta características que atendem o padrão da indústria no que diz respeito a local de instalação, capacidade de processamento (geralmente menor do que a de um computador comum) e compatibilidade com padrões industriais de alimentação elétrica de rede de dados. Entretanto, o conhecimento em eletrônica digital, microcontroladores, microprocessadores, microinformática e informática é indispensável para quem deseja se aventurar na área dos CLPs.

Existem centenas de fabricantes de CLPs e milhares de modelos, desde os mais simples, que custam apenas R$ 500,00, até os mais avançados, que podem custar até R$ 200.000,00 só a CPU. Veremos algumas características que fazem de um CLP um bom equipamento:

1. Estar de acordo com a norma IEC61131;
2. Possibilitar sua instalação em trilho DIN;
3. Ser modular e possibilitar expansão;
4. Dispor de cartões de comunicação para as principais redes industriais do mercado;
5. Ter uma fonte chaveada com bom nível de proteção;
6. Possuir software de programação de fácil manipulação (intuitivo);
7. Contar com assistência técnica 24/7 por parte do fabricante;
8. Ser difundido no mercado com unidades instaladas em várias empresas da região;
9. Contar com cabo de comunicação de fácil construção que dispense circuitos no meio do cabo;
10. Disponibilizar informações de como fazer o cabo e, preferencialmente, programa IDE gratuito na internet.

Seguindo esses 10 passos, com certeza você terá comprado um bom CLP e não terá dores de cabeça futuramente com a operação e manutenção.

Kleber Oliveira também escreve no blog Kleber Automation.

Conforme ilustrado na primeira parte da publicação sobre a norma IEC61131 para PLCs, o conhecimento dessa norma é bastante importante para os técnicos que trabalham na área de automação e controle de processos. Seria muito importante que o estudo dela fosse adicionado à grade curricular de todos os cursos técnicos em eletrônica e automação, tendo em vista que boa parte dos técnicos que trabalham com PLCs e automação industrial são técnicos com formação em automação, instrumentação ou eletrônica.

Nesta parte do artigo, iremos tratar da parte 3 da norma a IEC61131-3.

1. General Overview (Informações Gerais);
2. Hardware;
3. Linguagens de Programação;
4. User Guidelines (Pesquisar);
5. Communication (Comunicação);

Parte 3 – Programming Languages (Linguagens de Programação)

Dentre as diversas partes que compõem um CLP ou PLC, como queira chamar, o programa é de fato uma das mais controversas. Na verdade, podemos dizer que um CLP possui três programas ou softwares:

Programa Monitor: É o programa que está contido no microcontrolador presente na arquitetura de hardware ou em uma memória ROM, Flash, EPROM ou EEPROM quando a arquitetura de um CLP usa microprocessador ao invés do microcontrolador. No entanto, esse programa existe, mas não é passado para o comprador do CLP em nenhuma hipótese, pois é o “segredo” do CLP em si (nós não interagimos de forma direta com esse programa, pois ele serve para controlar a eletrônica do CLP).

Programa de Desenvolvimento “IDE”: Segundo programa de que falo, vem em um CD para instalar no computador. Com ele é possível estabelecer comunicação, configurar e programar o CLP.

Programa aplicativo ou Aplicação: É a aplicação desenvolvida pelo programador do CLP; fica dentro do equipamento em uma segunda memória ROM ou de outro tipo permanente.

A norma IEC 61131-3 afeta diretamente o programa de desenvolvimento, principalmente o programa aplicativo. Na verdade, o objetivo da norma é possibilitar que um programa de Desenvolvimento IDE possa programar qualquer CLP, um exemplo dessa tentativa é o CoDeSys.

“O Automation Suite CoDeSys é uma ferramenta de softwares abrangentes para a tecnologia de automação industrial. Todas as tarefas de automação comuns resolvidas por meio de software podem ser realizadas com a Suite CoDeSys baseada no controlador generalizado e desenvolvimento do sistema PLC com o mesmo nome.”

Disponível em http://www.3s-software.com/index.shtml?en_CoDeSysV3_en

Conforme a PLCopem

Existem muitas formas de entender a parte 3 da norma.

Vamos identificar algumas:

• É o resultado da Força Tarefa 3, Linguagens de Programação, dentro do IEC TC65 SC65B;
• É o resultado do trabalho árduo de 7 empresas internacionais, somando dezenas de anos de experiência no campo da automação industrial;
• Aproximadamente 200 páginas de texto, com cerca de 60 tabelas, incluindo tabelas de características;
• É a especificação da sintaxe e semântica de uma suíte unificada de linguagens de programação, incluindo o modelo geral de software e uma linguagem de estruturação.

Outra elegante forma é dividir a norma em duas partes (ver figura 1):

1. Elementos Comuns (Common Elements)

Linguagens de programação (Programming Languages)

Vamos olhar para essas partes com mais detalhes:

Elementos Comuns

Tipagem de Dados

Dentro dos elementos comuns, os tipos de dados são definidos. A tipagem de dados previne erros na fase inicial. É usada para definição do tipo de qualquer parâmetro usado. Isso evita, por exemplo, a divisão de uma data por um inteiro. Os tipos de dados comuns são

Boolean, Integer, Real, Byte e Word, mas há também os Date, Time_of_Day e String. Baseado nisso, é possível definir os nossos tipos de dados pessoais, chamados de tipos derivados. Dessa forma, pode-se definir uma entrada analógica como tipo de dado e reutilizá-la inúmeras vezes.

Alguns exemplos de tipos de dados utilizados no Programa A1 da ATOS

Variáveis

Variáveis são associadas somente a endereços explícitos de hardware (entradas e saídas, por exemplo) nas configurações, recursos e programas. Dessa forma, cria-se um alto nível de independência do hardware, proporcionando a reutilização do software.

O escopo das variáveis é normalmente limitado à unidade de organização nas quais elas são declaradas (escopo local).

Isso significa que os nomes delas podem ser reutilizados em outras partes sem nenhum conflito, eliminando outra fonte de erros muito comum, dados corrompidos pelo programa. Se as variáveis tiverem escopo global, devem ser declaradas como tal (VAR_GLOBAL).

A cada parâmetro pode ser atribuído um valor inicial na partida a quente e a frio do sistema, de forma a garantir valores corretos.

*Entre outras informações para a padronização das ides e dos programas aplicativos desenvolvidos.

Conclusão

A IEC61131-3 é a mais difundida das versões da IEC61131. No entanto, quando se trata de aplicação prática não é tão simples. Já ouvi de muitos especialistas que a ideia é louvável, mas aplicá-la é difícil. Primeiro porque a arquitetura de hardware e software é muito diversificada entre os fabricantes de CLPs, depois porque alguns recursos dos quais alguns fabricantes se orgulham e têm patente não estarão disponíveis em um software como o CoDeSys, que hoje é um exemplo de caminhamento da norma. Eu, em 6 anos de trabalho direto com CLP, nunca usei o CoDeSys, no entanto, espero a oportunidade de testá-lo e compartilhar com todos. Acredito ser possível uma unificação de todos os programas de CLP para que possamos usar CLPs como computadores, podendo instalar e rodar o programa de qualquer fabricante e usar peças também de qualquer fabricante. Mas ainda temos muito a caminhar e padronizar. Basta salientar que isso já funciona perfeitamente com computadores que também são utilizados na automação em certos casos com nível de complexidade igual ou superior aos CLPs.

Para mais detalhes acessem: http://kleberautomation.blogspot.com e baixem os conteúdos sobre a IEC61131-3, e na lateral esquerda, na seção SLIDES UTILIZADOS NAS AULAS, baixe CLP Avançado.

Os técnicos mais experientes sempre buscam as normas que devem ser utilizadas para trabalhar com determinada área ou equipamento. Na verdade, as normas técnicas são de importância muito grande, pois ajudam os técnicos iniciantes em determinada área a fazer o serviço técnico da melhor forma possível, e possibilitam aos técnicos experientes comprovar seus métodos de trabalho ou até mesmo escrever sobre esses métodos e ajudar a normatizá-los, sendo necessário, no entanto, que eles participem de uma organização com poder de criar normas como a ABNT, ISA, ISSO e INMETRO, entre outras.

Para a área de automação e controle de processos, mais precisamente para os controladores lógicos programáveis – CLPs ou PLCs, em inglês -, existe uma norma muito interessante e forte no mercado internacional, a IEC61131, que aqui é apresentada de forma rápida, porém clara e objetiva, para que o leitor consiga entender o que é e onde encontrar mais informações sobre o tema.

A norma é dividida em cinco partes, como relacionado abaixo:

1. General Overview (Informações Gerais)
2. Hardware
3. Linguagens de Programação
4. User Guidelines (Pesquisar)
5. Communication (Comunicação)

Parte 1 – General Overview

A parte 1 traz informações gerais, como o próprio nome sugere. É uma apresentação geral da norma escrita e publicada pela International Electrotechnical Commission (IEC) de número 61131. Na verdade, essa norma foi escrita inicialmente como a IEC de número 1131. Com o aumento de números de normas, foi necessário acrescentar mais um número a todas elas, para aumentar o faixa de números de normas possíveis sem modificar o padrão da numeração, como acontece com números de telefone de uma cidade (quando esgotadas as combinações numéricas, adiciona-se um novo número no prefixo). Assim foi feito com a IEC 1131, que passou a ser chamada IEC 61131.

Com base na terceira edição de 2007

“Part 1 establishes the definitions and identifies the principal characteristics relevant to the

selection and application of programmable controllers and their associated peripherals;”

Parte 1: Estabelece as definições e identifica as principais características relevantes à seleção e aplicação de controladores programáveis e seus periféricos associados.

Contudo, a importância para os técnicos, hoje, é o estudo da parte 3 da Norma, que trata da programação e sua normatização. Ou seja, é o primeiro passo para a padronização geral dos CLPs que muitos não acreditam que possa acontecer, mas que já está com seu caminho traçado. Chegar lá é só uma questão de tempo.

Conforme a PLCopem

IEC 61131-3 é o primeiro esforço real para a padronização das linguagens de programação para a automação industrial. Por ser um apelo mundial, essa é uma norma independente de qualquer empresa.

Existem muitas formas de entender a parte 3 da Norma.

Vamos identificar algumas:

• É o resultado da Força Tarefa 3, Linguagens de Programação, dentro do IEC TC65 SC65B.
• É o resultado do trabalho árduo de 7 empresas internacionais, somando dezenas de anos de experiência no campo da automação industrial.
• Aproximadamente 200 páginas de texto, com cerca de 60 tabelas, incluindo tabelas de características.
• É a especificação da sintaxe e semântica de uma suíte unificada de linguagens de programação, incluindo o modelo geral de software e uma linguagem de estruturação.

Conclusão

As implicações técnicas da norma IEC 61131-3 são muitas, deixando bastante espaço para crescimento e diferenciação. Isso torna essa norma propensa para evoluir muito neste século.

A norma IEC 61131-3 causará um grande impacto em toda a indústria de controle industrial. Certamente a norma não ficará restrita ao mercado de CLPs convencionais. Atualmente, a norma já é adotada no mercado de Motion Control, sistemas distribuídos e sistemas de controle baseados em PC/Softlogic, incluindo pacotes SCADA. E as áreas de aplicação continuam crescendo.

Ter uma norma sobre uma ampla área de aplicação proporciona muitos benefícios para os usuários e programadores. Os benefícios da adoção da norma são vários, dependendo da área de aplicação. Alguns exemplos são:

• Redução do desperdício de recursos humanos no treinamento, depuração, manutenção e consultoria.
• Destinar maior atenção para a solução de problemas através da reutilização de software em alto nível.
• Eliminação de erros e dificuldade de entendimento.
• Utilização de melhores técnicas de programação em um ambiente mais amplo: indústria de controle em geral.
• Combinação de diferentes componentes de diferentes programas, locais, empresas e até mesmo de países.

Atualmente, as empresas estão entendendo cada vez mais o potencial da automação industrial e do controle de processos; a pirâmide está cada vez mais compreendida e completa nas indústrias de vários segmentos, mas, infelizmente, alguns gestores de projetos de automação estão esquecendo que em um projeto desses não apenas os PLCs, instrumentos e softwares são importantes, mas também os computadores que irão integrar toda essa parafernália. Vejamos um exemplo:

Uma empresa compra vários PLCs Rockwell para implantar um projeto de automação de uma esteira transportadora. Além dos PLCs, compra também motores, inversores de frequência, painéis elétricos e um software SCADA para supervisão do processo. No entanto, o computador não foi dimensionado por um profissional de automação ou de informática com conhecimentos sobre o sistema SCADA adotado. Existe um risco de utilizarmos um computador que não tenha as características técnicas indispensáveis para o trabalho com tais equipamentos.

Hoje os computadores estão cada vez mais ganhando espaço na automação, seja no chão de fábrica, para controlar máquinas ou servirem de terminais avançados, como na sala da diretoria geral, para acompanhar a produção em tempo real e dimensionar as vendas de acordo com a produção Just in time.

Para isso é de bastante importância o estudo e conhecimento dos computadores que estão hoje disponíveis para o mercado de automação industrial.