PLC significa programmable logic controller (controlador lógico programável). Um PLC é um dispositivo de computação programável usado para gerenciar processos eletromecânicos, geralmente no nicho industrial. Às vezes, um PLC é chamado de PC industrial, um termo que descreve a função principal do PLC como uma máquina de computação industrial especializada.
Os CLPs monitoram o estado de um dispositivo de entrada, como os sinais de um interruptor de luz, e tomam decisões sobre o próximo estado de um dispositivo de saída, por exemplo, ligar ou desligar uma luz.
Os PLCs também são usados para transferir informações de dispositivos em fábricas ou de locais externos para aplicativos centralizados, geralmente executados em PCs. Os PLCs são comumente usados para monitoramento e relatórios de dispositivos, para diagnosticar falhas em dispositivos de hardware, como máquinas e ferramentas industriais, e para efetuar eventos de dispositivos.
os alertas personalizados e a visualização de dados permitem que você identifique e evite rapidamente problemas de saúde e desempenho da rede.
Os PLCs são os sucessores dos sistemas de lógica de relés, que são sistemas de controle que monitoram e controlam dispositivos de baixo nível, como interruptores, relés, temporizadores, atuadores e motores. Nos sistemas de lógica de relé, os relés executam operações lógicas, conhecidas como lógica de relé, ativando e desativando bobinas magnéticas em circuitos elétricos.
Os relés podem conectar circuitos que usam correntes e tensões diferentes, portanto, historicamente, eles eram ideais para controlar e coordenar diferentes dispositivos de automação industrial.
A desvantagem de um sistema lógico de relé é que, assim como um quadro de distribuição, ele é cabeado e de difícil manutenção devido à multiplicidade de fios. O desenvolvimento de microcontroladores resolveu esse problema ao permitir que os processos de lógica de relé fossem codificados programaticamente e armazenados em um computador.
Um PLC típico é conectado a uma fonte de alimentação e consiste em uma unidade central de processamento (CPU), um rack de montagem, memória somente leitura (ROM), memória de acesso aleatório (RAM), módulos de entrada/saída (E/S), uma fonte de alimentação e um dispositivo de programação.
Os PLCs têm um design modular; os módulos de E/S e outros módulos especializados deslizam em um rack de PLC. Às vezes, os módulos PLC são chamados de cartões.
Um rack de PLC pode ser comparado ao chassi de um carro ao qual outros componentes são conectados. Os componentes conectados em um rack de PLC são agrupados em três seções: a CPU, vários módulos de E/S e a fonte de alimentação.
A fonte de alimentação converte a corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). A CC é usada pela CPU e pelos componentes de E/S.
Assim como em um PC, a CPU é o cérebro de um PLC. A CPU tem dois modos operacionais: modo de programação e modo de execução. No modo de programação, a CPU faz o download da lógica na forma de instruções de programação criadas por um usuário em um PC. No modo de execução, a CPU executa a lógica.
A CPU controla todas as operações do PLC de acordo com as instruções de programação armazenadas na memória. Um sistema de barramento de controle transfere informações de e para a CPU.
Um PLC recebe ou detecta dados de dispositivos de entrada, como sensores de proximidade e fotoelétricos, teclados, medidores de nível, temporizadores, contadores, luzes de console, motores elétricos e interruptores de temperatura e pressão. O conceito de dados de detecção refere-se à natureza dos dados de entrada do PLC, que vêm na forma de sinais eletrônicos.
As placas de entrada digital manipulam sinais discretos, por exemplo, sinais de liga/desliga. As placas de entrada analógica convertem a tensão em números que a CPU pode entender.
As saídas do PLC incluem válvulas, motores de partida, acionamentos, atuadores, solenoides, alarmes, relés de controle, impressoras e bombas.
As placas de saída digital ligam e desligam dispositivos, por exemplo, uma luz. As placas de saída analógica convertem números digitais em tensão, por exemplo, para acionar máquinas.
Os CLPs podem tomar decisões lógicas e executar ações com base nos dados de entrada que recebem, por exemplo, processando dados de entrada e enviando dados processados a um dispositivo de saída. O processamento dos dados de entrada é executado por um dispositivo de programação.
Por exemplo, um interruptor de temperatura pode monitorar a temperatura em uma instalação de resfriamento e enviar intermitentemente essas informações por meio de um PLC para uma impressora no centro de operações de uma fábrica.
O dispositivo de programação geralmente é um PC, console ou dispositivo proprietário portátil. Os módulos de E/S direcionam os sinais de entrada para a CPU de um PLC, onde os sinais de saída são criados. O formato dos dados de saída é especificado por um programa aplicativo implementado no dispositivo de programação.
A ROM armazena dados e drivers do sistema operacional. A RAM armazena o status e os detalhes dos dados de entrada e saída e dos programas aplicativos.
Os módulos de E/S são responsáveis pela transferência de informações entre o PLC e as redes de comunicação.
Para se comunicar com dispositivos externos, os CLPs usam o Recommended Standard 232 (RS-232), que é um padrão de comunicação serial. O RS-232 usa código binário para ler e gravar dados no formato American Standard Code of Information Interchange (ASCII).
No nível de controle, os PLCs se comunicam com os componentes de campo no nível físico usando uma variedade de protocolos de comunicação em função do componente. Os CLPs também usam diferentes protocolos de comunicação para se comunicarem em redes e com dispositivos sem fio.
O Modbus RTU é um protocolo de comunicação serial usado com frequência em redes de comunicação industrial para transmitir dados a longas distâncias. Entretanto, os protocolos de comunicação serial não têm o desempenho e a velocidade dos protocolos Ethernet. Os protocolos Ethernet usados pelos PLCs incluem Ethernet TCP/IP, Modbus TCP/IP e Profinet, que são usados para conexão com redes de fábricas e com a Internet. Os protocolos proprietários podem ser personalizados para dispositivos proprietários. Os protocolos Universal Serial Bus (USB) são usados para conexão com drivers e impressoras. Para dispositivos sem fio, pode ser usado o protocolo Bluetooth.
Um PLC executa quatro funções operacionais básicas. Primeiro, ele examina todos os dispositivos de entrada conectados para verificar seu status operacional. Segundo, executa um programa que determina o que deve acontecer com os dados de entrada. Terceiro, ele gera dados de saída executados. Em quarto lugar, usa uma função de manutenção operacional para realizar diagnósticos internos.
Os CLPs usam uma variedade de portas e protocolos de comunicação para se conectar a aplicativos de controle, como os sistemas de supervisão e aquisição de dados (SCADA).
Os operadores de plantas industriais e os gerentes de linha interagem com um PLC em tempo real usando uma HMI. Uma HMI é o painel de controle do operador, ou seja, a interface entre uma pessoa e o PLC. Uma HMI permite que o operador coordene, gerencie e controle os processos e dispositivos industriais.
Os PLCs são usados em uma ampla variedade de processos de máquinas automatizadas, por exemplo, para controlar elevadores ou ligar e desligar interruptores de luz em builds inteligentes. Os PLCs são usados para monitorar câmeras de segurança e dispositivos de aviso automatizados, semáforos e processos industriais, como corte de vidro e papel.
Um PLC monitora dados de tempo de execução, por exemplo, o tempo de atividade do dispositivo, a temperatura de operação e as estatísticas de uso. A TI também inicia e interrompe processos e gera notificações em caso de mau funcionamento de uma máquina.
Os PLCs são usados na montagem de produtos, embalagem, controle de movimento, controle de lotes, diagnóstico e teste de máquinas e processos de robótica.
A lógica ladder é comumente usada para programar CLPs, mas outras linguagens também são usadas, como, por exemplo, diagrama de bloco de função, texto estruturado, gráfico de função sequencial e lista de instruções.
A lógica ladder usa diagramas gráficos baseados em hardware de circuito de relé para expressar e especificar a estrutura lógica dos processos em aplicativos de software PLC. O código da lógica ladder se parece com um esquema elétrico.
as notificações em tempo real significam uma solução de problemas mais rápida para que você possa agir antes que ocorram problemas mais sérios.
As vantagens dos PLCs são principalmente os benefícios obtidos com a eliminação dos sistemas tradicionais de controle lógico com fio. Em comparação com os sistemas de controle lógico tradicionais, os PLCs são mais fáceis de construir, instalar, manter e modificar.
Os componentes do PLC não requerem fiação complexa porque a lógica de controle é implementada pelo software. Modificações e atualizações podem ser facilmente implementadas com o upload de um novo programa de lógica ladder. As modificações podem ser feitas remotamente, em vez de manualmente, como é o caso dos sistemas de lógica de relé.
A codificação da lógica ladder permite o desenvolvimento rápido de expressões lógicas complexas. A programação dos PLCs é relativamente simples e, como o projeto de um sistema PLC é modular, eles podem ser instalados em diferentes configurações físicas e são facilmente escalonáveis com vários dispositivos de entrada e saída diferentes.
Os PLCs são dispositivos especializados, buildados para suportar condições ambientais adversas, como frio e calor extremos, e condições de poeira e umidade nas fábricas.
Um PLC é incorporado a um sistema operacional em tempo real que tem certas funções de manutenção, mas não requer os utilitários suplementares que os PCs usam, como software antivírus ou limpadores de registro.
Por ser baseado em microprocessador, os tempos de execução do PLC são mais rápidos do que os sistemas de controle lógico de relé, que têm várias peças mecânicas.
O código de programação complexo geralmente é mais bem gerenciado pelos PCs tradicionais do que pelos CLPs, pois eles são orientados por tarefas e não por eventos.
Embora sejam robustos e confiáveis, os sistemas que usam PLCs geralmente precisam de monitores externos para exibir dados de forma amigável.
Quando apresentam falhas, os PLCs podem exigir uma extensa solução de problemas por especialistas em PLC.
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Um PLC é frequentemente descrito como um "computador digital robusto", mas há algumas diferenças importantes.
Embora um PC seja necessário para executar um PLC, um PC não precisa de um PLC para funcionar. Isso ocorre porque um PLC é executado usando um microcontrolador, enquanto um PC executa um microprocessador.
Um PLC usa um método baseado em varredura para executar o código, enquanto os PCs usam um método baseado em eventos para executar o código.
As entradas do PLC são sinais, e não os dados alimentados pelas unidades do PC. Muitas vezes, os dados de um PLC são coletados por um PC e usados para acionar ordens de serviço, relatórios e notificações.
O sistema operacional de um PLC foi projetado para executar tarefas de controle e, portanto, ao contrário dos PCs, eles geralmente não usam antivírus ou utilitários de limpeza de registro.
Os PLCs são programados usando linguagens proprietárias do fornecedor ou lógica ladder. Os PCs são programados usando linguagens de alto nível, como Java ou C++.
Os CLPs não são imunes a ataques de segurança cibernética e malware, mas os casos relatados são menores do que os dos PCs. A razão para isso é que os CLPs têm funcionalidade limitada em comparação com os PCs.
Geralmente, a implementação de sistemas PLC pequenos é mais barata do que a de um caso de uso semelhante para um PC, mas os sistemas PLC grandes necessários para operações lógicas complexas podem ser caros. Por serem mais adequados a condições ambientais adversas, os CLPs podem ter uma manutenção física mais barata.
Os circuitos de controle em sistemas de lógica de relé precisam ser conectados por cabo para cada função de controle. A lógica de relé se baseia na execução de funções lógicas e de controle com base em diagramas de circuitos eletrônicos físicos.
Usando a lógica ladder, as funções de lógica e controle são executadas usando um PLC baseado em microprocessador programável. O PLC armazena o programa de lógica ladder na memória. Ao contrário dos sistemas de controle com fio, os CLPs podem ser reprogramados, economizando tempo e dinheiro, pois os fios e cabos caros não precisam ser substituídos. Somente os dispositivos de E/S em um PLC requerem fiação rígida.
Os termos microcontrolador e microprocessador às vezes são usados de forma intercambiável, mas há uma grande diferença entre os dois. Um chip de microprocessador tem apenas uma CPU. Um microcontrolador consiste em uma CPU, memória e módulos de entrada/saída (E/S), todos incorporados em um único chip.
Um microprocessador não pode operar independentemente de outros componentes, como circuitos e memória adicionais, módulos de E/S e software.
Um microprocessador é usado quando é necessário um grande volume de processamento complexo, por exemplo, para jogos e laptops, e quando uma tarefa é indefinida. Um microcontrolador é usado para tarefas repetitivas e predefinidas, por exemplo, em equipamentos eletrônicos e máquinas industriais.
Os microcontroladores são mais baratos, menores e consomem menos energia do que os microprocessadores.
O PRTG é um software abrangente de monitoramento de rede e mantém o controle de toda a sua infraestrutura de TI.
Os CLPs permitem que os usuários programem tarefas específicas para as máquinas executarem usando a linguagem de codificação da lógica ladder. Os CLPs permitem a automação econômica de tarefas repetitivas em nichos industriais. Eles também são capazes de executar tarefas inteligentes, como a emissão automática de ordens de serviço e o diagnóstico de equipamentos com mau funcionamento.
