Um guia abrangente para compreender os componentes do PLC

Controladores lógicos programáveis ​​(CLPs) são dispositivos eletrônicos sofisticados usados ​​em automação industrial e sistemas de controle. Para compreender como funcionam os PLCs e sua importância nos processos industriais, é essencial compreender seus principais componentes. Nesta seção, exploraremos detalhadamente os principais componentes dos CLPs.

1. Unidade Central de Processamento (CPU):

A Unidade Central de Processamento, muitas vezes chamada de CPU, é o “cérebro” do PLC. É responsável por executar o programa de controle e tomar decisões com base nas entradas dos dispositivos de campo.

Funções da CPU:

• Lógica de Processamento: A CPU processa a lógica de controle programada pelo usuário. Avalia o status das entradas, executa instruções programadas e gera saídas.
• Armazenamento de dados: A CPU armazena dados temporários, incluindo valores de entrada e saída e resultados intermediários necessários para execução da lógica de controle.
• Comunicação: Nos CLPs modernos, a CPU cuida da comunicação com outros dispositivos, como Interfaces Homem-Máquina (IHMs), outros CLPs e sistemas supervisórios (SCADA).
• Diagnóstico: Monitora a saúde do sistema PLC, verificando falhas, erros e problemas de hardware.

2. Módulos de entrada/saída (E/S):

Os módulos de entrada/saída são essenciais para a interface entre o PLC e o mundo externo. Eles servem como pontos de conexão para vários sensores, interruptores, atuadores e outros dispositivos de campo.

Principais recursos dos módulos de E/S:

• Entradas e saídas digitais: Esses módulos lidam com sinais binários, como estados ligado/desligado ou alto/baixo, típicos de dispositivos como chaves fim de curso e válvulas solenóides.
• Entradas e saídas analógicas: Os módulos analógicos lidam com sinais contínuos, como tensão ou corrente, permitindo que os PLCs façam interface com dispositivos como sensores de temperatura e inversores de velocidade variável.
• Módulos Especiais: Alguns PLCs oferecem módulos especiais para funções específicas, como contagem em alta velocidade, controle de movimento e protocolos de comunicação.

3. Rack e fonte de alimentação:

O rack fornece uma estrutura física para abrigar os componentes do CLP, incluindo a UCP e os módulos de E/S. O rack vem em vários tamanhos, permitindo flexibilidade na acomodação de diferentes módulos.

Aspectos principais do rack e da fonte de alimentação:

• Capacidade de expansão: Dependendo do modelo do CLP, os racks podem ser expandidos adicionando mais slots para módulos de E/S adicionais.
• Backplane: O backplane é um barramento de comunicação que conecta a CPU e os módulos de E/S, permitindo a troca de dados.
• Fonte de alimentação: A unidade de fonte de alimentação garante uma fonte estável de energia CC para todos os componentes do rack, garantindo a operação adequada.

4. Memória:

Os PLCs incluem diferentes tipos de memória para armazenar dados e instruções de programa. A memória pode ser categorizada nos seguintes tipos:

Tipos de memória em PLCs:

• Memória de Programa (EPROM ou Flash): Esta é uma memória não volátil onde o programa de controle do usuário é armazenado. Mesmo que o PLC perca energia, o programa permanece intacto.
• Memória de dados (RAM): A RAM armazena dados temporários, incluindo valores de entrada e saída, contadores, temporizadores e sinalizadores de status. É uma memória volátil e perde dados quando a energia é cortada.
• Memória Retentiva: Alguns PLCs possuem uma porção de memória que retém dados mesmo durante perda de energia. Isso é crucial para manter valores como data e hora atuais.

5. Interface Homem-Máquina (IHM):

Embora não seja um componente integrado do próprio PLC, a IHM é uma parte essencial do sistema de controle. Serve como meio para operadores e engenheiros interagirem com o PLC e monitorarem o processo industrial.

Funções da IHM:

• Visualização: A IHM exibe dados em tempo real, variáveis ​​de processo, alarmes e opções de controle em um formato gráfico fácil de usar.
• Controle: Os operadores podem usar a IHM para iniciar ou parar processos, ajustar pontos de ajuste e controlar equipamentos.
• Registro de dados: Algumas IHMs oferecem recursos de registro de dados, permitindo que dados históricos sejam armazenados e analisados.
• Alarmes: as IHMs podem fornecer alarmes visuais e auditivos para alertar os operadores sobre condições anormais.

6. Portas de comunicação:

Os CLPs podem apresentar portas de comunicação para conexão com outros CLPs, redes industriais, sistemas de controle de supervisão e aquisição de dados (SCADA) ou sistemas de controle de nível superior. Essas portas permitem troca de dados, monitoramento remoto e coordenação entre vários CLPs.

7. Racks e Módulos de Expansão:

Para sistemas maiores e mais complexos, racks e módulos de expansão são usados ​​para ampliar as capacidades do PLC. Isso permite a adição de mais módulos de E/S, módulos de comunicação ou módulos especializados para funções avançadas.

Concluindo, compreender os componentes do CLP é vital para compreender como esses dispositivos automatizam processos industriais. A CPU processa dados, os módulos de E/S fazem interface com o mundo externo, a memória armazena programas e dados, e o rack e a fonte de alimentação fornecem infraestrutura. Dispositivos de programação e IHMs facilitam o desenvolvimento de programas e a interação humana, enquanto as portas de comunicação permitem a troca de dados. Os PLCs continuam a evoluir, oferecendo recursos e capacidades aprimorados para atender às demandas da automação industrial moderna.