Arquitetura Do Clp

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ÍNDICE

• HISTÓRICO DO CLP •

• OPERAÇÃO BÁSICA DO CLP

• EXECUÇÃO DO PROGRAMA DE APLICAÇÃO •

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• ARQUITETURA DO CLP •

• CPU - UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO •

• PROCESSADOR •

• SISTEMA DE MEMÓRIA •

• MEMÓRIA DO SISTEMA DE OPERAÇÃO •

• MEMÓRIA DE APLICAÇÃO OU MEMÓRIA DO USUÁRIO •

• MÓDULOS DISCRETOS DE ENTRADA •

• MÓDULOS DISCRETOS DE SAÍDA •

 

-- Histórico do CLP

O Controlador Lógico Programável, ou simplesmente PLC.

(Programmable Logic Controller), pode ser definido como um dispositivo de estado sólido - um Computador Industrial, capaz de armazenar instruções para implementação de funções de controle (sequencia lógica, temporização e contagem, por exemplo), além de realizar operações lógicas e aritméticas, manipulação de dados e comunicação em rede, sendo utilizado no controle de Sistemas Automatizados

Os principais blocos que compõem um PLC são:

• CPU (Central Processing Unit - Unidade Central de Processamento): compreende o processador (microprocessador, microcontrolador ou processador dedicado), o sistema de memória (ROM e RAM) e os circuitos auxiliares de controle;

• Circuitos/Módulos de I/O (lnputloutput — Entrada/Saída): podem ser discretos (sinais digitais: 12VDC, 127 VAC, contatos normalmente abertos, contatos normalmente fechados) ou analógicos (sinais analógicos: 4-20MA, 0- 10VDC, termopar);

Fonte de Alimentação: responsável pela tensão de alimentação fornecida à CPU e aos Circuitos/Módulos de I/O. Em alguns casos, proporciona saída auxiliar (baixa corrente).

• Base ou Rack: proporciona conexão mecânica e elétrica entre a

CPU, os Módulos de I/O e a Fonte de Alimentação. Contém o barramento de comunicação entre eles, no qual os sinais de dados, endereço, controle e tensão de alimentação estão presentes.

Pode ainda ser composto por Circuitos/Módulos Especiais: contador rápido (5khz, 10khz, 100khz, ou mais), interrupção por hardware, controlador de temperatura, controlador PID, coprocessadores (transmissão via rádio, posicionamento de eixos, programação BASIC, sintetizador de voz, entre outros) e comunicação em rede, por exemplo. A figura a seguir mostra um PLC comercial.

-- Arquitetura do CLP

Conhecer a estrutura básica de cada Bloco que compõe o PLC, com suas particularidades e funções desempenhadas, auxilia na configuração e escolha do equipamento mais adequado à implementação de determinado Sistema Automatizado. De certa forma, influencia também no desenvolvimento do Programa de Aplicação.

2.1 - CPU - Unidade Central de Processamento

A CPU de um PLC compreende os elementos que formam a ‘inteligência’ do sistema: o Processador e o Sistema de Memória, além dos circuitos auxiliares de controle. O Processador interage continuamente com o Sistema de Memória por meio do Programa de Execução (desenvolvido pelo fabricante), interpreta e executa o Programa de Aplicação (desenvolvido pelo usuário), e gerência todo o sistema. Os circuitos auxiliares de controle atuam sobre os barramentos de dados (data bus), de endereços (Andrés bus) e de controle (controle bus), conforme solicitado pelo processador, de forma similar a um sistema convencional baseado em microprocessador.

2.2 - Processador

O desenvolvimento tecnológico de um PLC depende principalmente do

Processador utilizado, que pode ser desde um microprocessador/controlada convencional - 80286, 80386, 8051, até um processador dedicado - DSP (Digital Signa Processo — Processador Digital de Sinais), por exemplo.

Atualmente, os Processadores utilizados em PLCs são dotados de alta capacidade computacional. Há CPUs que possuem processamento paralelo (sistema de redundância), no qual dois ou mais processadores executam o Programa de Aplicação, confrontando o resultados obtidas após o término de cada execução. Algumas Famílias de PLCs possuem Módulos Co-processadores, que auxiliam o Processador da CPU na execução de funções específicas (operações complexas).

Independente de sua tecnologia, o Processador é responsável pelo gerenciamento total do sistema, controlando os barramentos de endereços, de dados e de controle. Conforme determinado pelo Programa de Execução, interpreta e executa as instruções do Programa de Aplicação, controla a comunicação com dispositivos externos e verifica integridade de todo o sistema (diagnósticos). Pode operar com registros e palavras d instrução, ou de dados, de diferentes tamanhos (8, 16 ou 32 bits), determinado pelo tamanho de seu acumulador e pela lista de instruções disponíveis para cada CPU.

 

Sistema de Memória

O Sistema de Memória da CPU é composto pela Memória do Sistema de Operação (Programa de Execução ou Firmware, e Rascunho do Sistema) e pela Memória de Aplicação (Programa de Aplicação e Tabela de Dados), conforme a figura a seguir.

Memória do Sistema de Operação

• Programa de Execução (Firmware): Constitui o programa desenvolvido pelo fabricante do PLC, o qual determina como o sistema deve operar, incluindo a execução do Programa de Aplicação, controle de serviços periféricos, atualização dos Módulos de I/O, etc. O Programa de Execução é responsável pela ‘tradução’ do Programa de Aplicação desenvolvido pelo usuário — em linguagem de alto nível, para instruções que o Processador da CPU possa executar — em linguagem de máquina. E armazenado em memória não volátil — tipo ROM, normalmente EPROM.