CLP - Uso e aplicações na engenharia
Por: Igor Pontes • 20/7/2016 • Artigo • 6.141 Palavras (25 Páginas) • 354 Visualizações
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS PARTE II – SOFTWARE
INTRODUÇÃO
Qualquer sistema microprocessado precisa ser programado para funcionar adequadamente. Estes programas são armazenados na memória do sistema na forma de uma seqüência de códigos binários, representando as instruções do programa, que somente o processador tem capacidade para entender. Estas instruções codificadas são chamadas código de máquina. Para facilitar o trabalhos dos programadores destes sistemas, cada fabricante de processador criou códigos mnemônicos para representar o conjunto de instruções entendidas pelos seus processadores. Como exemplo o mnemônico LD pode indicar a operação de armazenamento (carga - load) de um valor qualquer em um registrador interno do processador. A linguagem de programação que utiliza diretamente os códigos mnemônicos de um processador é chamada linguagem Assembly. Pelo fato da linguagem Assembly utilizar diretamente as instruções básicas de um processador, ela é considerada uma linguagem de baixo nível.
Mas a tarefa de programar sistemas com processadores pode ser mais fácil para os seres humanos com o uso das linguagens de alto nível. As linguagens de alto nível são linguagens de programação de processadores que utilizam comandos e instruções muito próximas das linguagens humanas, e portanto, mais fáceis de serem aprendidas e memorizadas. Como exemplo destas linguagens tem-se as linguagens C, C++, C#, JAVA, BASIC e outras.
Entretanto, quando os CLPs foram especificados, um dos requisitos básicos é que a forma de programação do controlador deveria ser simples e de fácil entendimento pelo pessoal de campo responsável para instalação e manutenção. Como as linguagens de programação convencionais não atendiam este requisito, foi necessário criar uma linguagem de programação baseada nos diagramas lógicos de contatos elétricos de relés. Esta linguagem de programação foi chamada linguagem Ladder.
O programa em linguagem Ladder era editado utilizando-se um terminal de programação, o qual tinha um teclado em que as teclas mostravam símbolos de contato (normalmente aberto / normalmente fechado), bobinas e ramificações. A Ilustração 1 mostra um diagrama lógico usando estes símbolos, com os quais os eletricistas de manutenção e os engenheiros eletricistas estão bem familiarizados e o programa equivalente na linguagem Ladder.
Ilustração 1: Exemplo de um diagrama lógico de contatos e um programa na linguagem Ladder[pic 3][pic 4]
Diagrama lógico de relés
Programa Ladder equivalente
O terminal de programação compilava o diagrama Ladder para o código de máquina do processador, o qual era posteriormente carregado no CLP para execução. Durante a execução do programa, o terminal de programação permitia a visualização do programa de controle, animando os contatos e bobinas energizados para facilitar a análise do programa e depuração de erros.
Este método de escrever programas foi adotado pela maioria dos fabricantes de CLP. Entretanto, a medida que cada fabricante incluía recursos adicionais em seus CLPs, eles tendiam a criar elementos novos na linguagem Ladder, mas sem seguir nenhum padrão. Assim, cada fabricante acabava tendo sua linguagem Ladder própria, e normalmente incompatível com a linguagem dos demais fabricantes. Este fato criou a necessidade de se adotar uma norma internacional para padronizar os métodos, linguagens e ferramentas de programação de CLPs. Esta norma, publicada em 1993 pela IEC, é a norma IEC 61131-3.
NORMA IEC 61131-3
A norma IEC 61131 é um conjunto de documentos que estabelece padrões de compatibilidade entre CLPs de qualquer fabricante em sistemas de automação baseados nestes equipamentos.
A terceira parte desta norma (IEC 61131-3) estabelece padrões para a sintaxe e componentes específicos das linguagens de programação para CLPs. Ela detalha vários métodos de programação que devem ser empregados, os tipos de dados que devem estar disponíveis. Além disto, cria um modelo de software e estabelece padrões para a estruturação de programas em CLPs, definindo também funções pré-definidas que tem que ser disponibilizadas pelas ferramentas de software fornecidas pelos fabricantes de CLPs.
LINGUAGENS E INSTRUÇÕES
A norma IEC 61131-3 define duas linguagens gráficas e duas linguagens baseadas em texto para a programação de CLPs. As linguagens gráficas usam símbolos para representar as instruções do programa de controle, enquanto as linguagens baseadas em texto usam palavras como instruções.
As linguagens gráficas são:
- Diagramas Ladder (LD)
- Diagramas de Blocos Funcionais (FBD) As linguagens baseadas em texto são:
- Lista de Instruções (IL)
- Texto Estruturado (ST)
Adicionalmente, a norma IEC61131-3 inclui uma estrutura que permite a programação orientada a objetos, este recurso é chamado Gráfico Seqüencial de Funções (SFC). O SFC é muitas vezes considerado como uma linguagem de programação da norma IEC 61131-3, mas realmente ele é uma ferramenta que permite criar programas de forma organizada usado as quatro linguagens de programação definidas pela norma (LD, FBD, IL e ST).
A estrutura do SFC é muito semelhante aos fluxogramas utilizados em programação de computadores. Nele, tarefas de controle diferentes podem ser escritas utilizando linguagens diferentes. A estrutura básica do SFC é baseada no método de modelagem de sistemas GRAFCET (IEC 848).
A norma IEC 61131-3 estabelece um método de programação em blocos gráfico ou orientado a objetos, este método aumenta a flexibilidade na criação e depuração de programas para os CLPs. O método permite que seções de um programa sejam agrupadas individualmente como tasks, as quais podem ser facilmente interligadas com o restante do programa. Assim, um programa completo, que siga a norma IEC 61131-3, pode ser formado por diversas pequenas tasks, representando um bloco gráfico dentro de um SFC. Pela norma IEC 61131-3, é possível a combinação de linguagens durante a criação de um programa de controle no CLP. Este recurso facilita as tarefas de programação e depuração nos CLPs, já que torna possível implementar cada solução de controle através da linguagem de programação mais apropriada.
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