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Neste capítulo vamos estudar aspectos da programação em linguagem Ladder de CLPs de forma a dar subsídios para o leitor conhecer os conceitos básicos desta importante ferramenta de programação dos Controladores Lógicos Programáveis

"Ladder” significa escada em inglês. O nome ladder foi dado em função da listagem do programa parecer uma escada. A idéia original da linguagem ladder era propiciar uma ferramenta de programação que fosse facilmente aprendida por usuários que conhecessem comandos elétricos, afinal os programadores de CLPs precisavam lidar com uma ferramenta que fosse parecida com os comandos elétricos que eles estavam acostumados a projetar. Existem outras linguagens de programação como, por exemplo, o STEP5 e Lista de Instruções. Neste artigo, vamos tratar da linguagem ladder que ainda é a mais utilizada para a programação de CLPs.

A maioria dos programadores de CLP’s atuais são softwares que o usuário instala em um computador de mesa ou laptop e, através de uma porta serial ou placa colocada no “slot” do computador, realiza a comunicação com o CLP.

Na ilustração desta página, você vê um computador com o software já instalado e configurado para operar como programador de CLP . Através do cabo serial são feitas todas as comunicações com o CLP.

Para os CLPs que dispõem de recurso de programação off-line não é necessário que o programador esteja conectado a eles para desenvolver o software, porém a conexão é fundamental para ler/enviar o programa, durante a colocação em funcionamento do software e para as atividades de manutenção.

Para cada marca de CLP existe um programador específico e o usuário vai perceber após programar alguns deles que a idéia básica da linguagem ladder é a mesma em todos, mas, o nome e sintaxe das instruções variam em cada marca de forma que ele deverá consultar os manuais de programação toda vez que tiver que programar uma marca
diferente, porém uma vez aprendidos os conceitos, o usuário será capaz de programar qualquer marca. Este artigo pretende enfocar os conceitos que servem para a maioria dos equipamentos do mercado.

Antes de iniciar a programação de um CLP, a primeira coisa a fazer é entender alguns conceitos referentes à linguagem ladder:

Declaração do equipamento a ser programado

Normalmente, um software programador pode ser utilizado para vários tipos diferentes de CPU de um mesmo fabricante e o técnico deve informar para qual CPU se destina o programa. Você pode fazer toda a programação sem estar conectado no CLP, e o programa ficará armazenado no computador. Na hora de testar o programa, ele deverá ser enviado para o CLP onde será executado. Ao declarar o equipamento para o qual se destina o programa, o técnico estará informando ao software quais são os limites de operandos que a CPU possui.

Tipos de operando

– Digitais: Os operandos digitais são utilizados para representar variáveis que podem ter somente dois valores: Desligado ou Ligado ( 0 ou 1). Eles podem ser de dois tipos: Auxiliares Internos, que são utilizados para lógicas internas e representaremos estes operandos com a letra “A”, e Pontos Físicos que têm conexão a elementos exter nos como, por exemplo, entradas e saídas digitais do CLP. Chamaremos as entradas digitais de “E” e as saídas digitais de “S”. Como exemplo veja a figura 01 acima onde temos dois sensores digitais conectados as entradas E1 e E2 e duas saídas digitais S1 e S2 comandando atuadores (válvulas solenóides, contatoras, etc...).



–Analógicos: Os operandos analógicos são utilizados para representar variáveis que podem ter valores diferentes de 0 e 1 como, por exemplo, valores de temporização, contagem, set-point, sensores analógicos, enfim, qualquer grandeza que necessite de mais que 1 bit para sua representação. Tipicamente, utilizamos variáveis de 16 bits para esta função. Elas podem ser de dois tipos: analógicos interno, que são utilizados para armazenar set-points, contagens, temporização, etc., e representaremos estes operandos com a letra “M”,e Pontos Físicos que têm conexão a elementos externos tais como entradas e saídas analógicas do CLP . Utilizaremos a letra “R” para representar as entradas e saídas analógicas. Comoexemplo de entrada analógica podemos citar um sensor de temperatura e como saída analógica o sinal de variação de velocidade de um inversor de freqüência.

Lógica - A estrutura básica da programação

Lógica é o espaço onde fazemos o programa. Consideraremos uma lógica como sendo o espaço de 8 colunas e 4 linhas, constituindo 32 células, conforme ilustrado na figura 02. Cada célula pode conter no máximo 1 instrução. Alguns modelos de CLP não possuem limites para o número de linhas por lógica, mas isto em nada interfere nos conceitos de programação, uma vez que a o programador pode continuar seu programa na próxima lógica. O número limite de lógicas dependerá do tamanho da memória disponível. Em um programa de um CLP de grande porte este número é da ordem de centenas de lógicas. Em uma lógica a varredura das instruções é feita de cima para baixo e da esquerda para direita, ou seja, de “A” para “B”.



Instruções


A programação em linguagem ladder é feita através de instruções. Neste capítulo, vamos estudar as principais instruções de programação e os principais conceitos que norteiam a programação de CLPs.

- Instrução: Relé Normal Aberto (RNA) e Relé Normal Fechado (RNF).

A figura 03 exibe os símbolos destas duas instruções. Cada uma destas instruções ocupa uma célula de uma lógica.



Operandos permitidos:
E# - Pontos físicos de entrada digital, onde # é o endereço da entrada.

S# - Pontos físicos de saída digital, onde # é o endereço da saída.

A# - Pontos digitais internos, onde # é o endereço do ponto.

Para entendermos o funcionamento destas instruções vamos primeiro compará-las com os contatos Normal Aberto e Normal Fechado de um relé. Quando a bobina de um relé está sem energia, ver figura 04, o contato normal aberto (bornes 11 e 12) está aberto, e o contato normal fechado (bornes 21 e 22) está fechado. Já quando a bobina esta energizada, ver figura 05, ocorre o contrário, o contato normal aberto ficará fechado e o contato normal fechado ficará aberto.



A instrução RNA funciona como um relé normal aberto.

Nas instruções RNA e RNF a função do operando equivale à bobina do relé. Assim, operandoligado, representado por “LIG”, equivale a bobina energizada e o operando desligado, representado por “ D S L” , equivale a bobina desenergizada.

A instrução em si funciona como o contato NA de um relé se for uma instrução RNA, ou NF se for RNF. O estado do operando de entrada digital física depende exclusivamente de circular ou não corrente naquela entrada digital. Um operando estará LIGADO quando estiver circulando corrente no ponto de entrada digital e estará DESLIGADO quando não estiver circulando corrente. Este conceito de ligado e desligado do operando costuma causar confusão à primeira vista e para evitar confusões, veja a figura 06. Na entrada E1 está conectado um sensor Normal Aberto e na entrada E2 um sensor Normal Fechado. Supondo que nenhum dos dois esteja atuado, somente FC2 estará dando condição para circular corrente na entrada digital e nesta condição teremos E1=DSL e E2=LIG.



Se associarmos E1 à instrução RNA, esta instrução funcionará como chave fechada quando E1 estiver LIGADA e como chave aberta quando E1 estiver desligada. O contrário ocorrerá se associarmos o operando E1 à instrução RNF conforme mostra a figura 07.



Na linguagem ladder podemos associar um operando de entrada a quantas instruções RNA e RNF necessitarmos (somente limitado à memór ia de programa). Essa é uma grande vantagem do uso de CLPs se comparar mos com comandos elétricos convencionais a relé. Em um comando elétrico precisamos utilizar relés auxiliares ou mesmo blocos de contatos auxiliares em contatores para disponibilizar várias vezes o estado de uma bobina ou contato, o que não ocorre nos CLPs, diminuindo sobremaneira o tamanho dos painéis elétricos.

Uma vez conectado um ponto de entrada digital em um CLP, podemos utilizar esta infor mação quantas vezes precisar mos no software empregando as instruções RNA e RNF sem necessidade de nenhuma fiação elétrica adicional. Essa é uma grande vantagem da utilização de CLPs em relação à lógica convencional a relés.

- Instrução: Bobina Simples: (RB)

A figura 8 ilustra o símbolo desta instrução. Cada instrução deste tipo ocupa uma célula de uma lógica e só pode ser inserida na última coluna da direita, células 29, 30, 31 e 32. O operando poderá ser uma saída digital física S#, onde # é o número da saída ou um operando auxiliar A# . No caso de um operando de saída física, a instrução quando ligada vai energizar o ponto de saída. Supondo a saída S1 da figura 06: quando o programa ligar esta saída, irá circular corrente na saída S1 energizando a válvula solenóide VS1. Para o caso de operando auxiliar, a energização do operando não provoca energização de nenhum ponto de saída, apenas é utilizado no intertravamento interno do programa.