A principal função de um controlador PLC é implementar o controle de automação industrial. Ele recebe sinais de entrada-como temperatura, pressão e fluxo detectados por sensores-processa-os usando sua lógica de programa interna e, em seguida, gera sinais de saída para controlar a operação de atuadores como motores, válvulas e sensores de nível. Os controladores PLC podem ser programados para atender a uma ampla gama de necessidades de controle de automação, e sua programabilidade, estabilidade e confiabilidade são suas maiores vantagens. Devido à sua estrutura modular, os controladores PLC podem ser expandidos e atualizados de acordo com requisitos de controle específicos.
Especificamente, um controlador PLC consiste nos seguintes componentes básicos:
CPU (Unidade Central de Processamento): responsável por controlar a operação de todo o sistema, executar programas-escritos pelo usuário e processar operações de entrada/saída.
Módulos de entrada/saída (módulos de E/S): recebem sinais de entrada (como sensores, botões e interruptores), convertem-nos em sinais digitais e depois os transmitem à CPU para processamento. Da mesma forma, os módulos de saída convertem os sinais digitais processados pela CPU em ações físicas (como operação de motores, luzes e campainhas).
Memória: o controlador CLP usa memória para armazenar informações como programas-escritos pelo usuário, dados, variáveis e status.
Programador: Um programador PLC é usado para escrever, modificar e baixar programas para a memória do controlador PLC.
Interfaces de comunicação: Os controladores PLC também podem se comunicar com outros dispositivos (como computadores, sensores e atuadores) por meio de várias interfaces de comunicação.
Em resumo, os controladores PLC alcançam o controle da automação industrial processando sinais de entrada e saída. Sua programabilidade, modularidade e escalabilidade os tornam um componente indispensável do controle de automação industrial.
Explicação das cinco funções principais de um PLC
1. Controle Lógico Digital
Esta é a aplicação mais básica e difundida de um PLC. Ambos os sinais de entrada e saída de um PLC são sinais digitais com apenas estados ligado/desligado. Este tipo de controle é mais semelhante ao controle por relé; um CLP-de baixo custo com recursos apenas de controle digital pode ser usado como substituto para um sistema de controle de relé. O controle lógico digital pode ser aplicado a equipamentos individuais ou a linhas de produção automatizadas, como vários sistemas de controle de relés, máquinas de estampagem e fundição, correias transportadoras, máquinas de embalagem, controle de elevador, controle de várias bombas e válvulas solenóides em sistemas de processamento químico, sistemas de alimentação de alto-forno em sistemas metalúrgicos, laminadores, máquinas de fundição contínua, tesouras voadoras, linhas de produção de galvanoplastia, linhas de engarrafamento de cerveja, linhas de montagem automotiva e linhas de produção de televisão e rádio.
2. Controle de movimento
Os PLCs podem ser usados para controlar movimentos lineares ou circulares. No início, os sensores de posição e os atuadores eram conectados diretamente por meio de módulos de E/S digitais; hoje, geralmente são usados módulos de controle de movimento dedicados. Quase todos os CLPs produzidos pelos principais fabricantes em todo o mundo apresentam recursos de controle de movimento. As funções de controle de movimento do PLC são amplamente utilizadas em vários tipos de máquinas, como máquinas-ferramentas de corte de metal, máquinas formadoras de metal, máquinas de montagem, robôs e elevadores.
3. Controle de Processo de Loop-Fechado
O controle de processo refere-se ao controle de circuito fechado-de grandezas analógicas que variam continuamente, como temperatura, pressão e vazão. Por meio de módulos de E/S analógica, os CLPs realizam conversões analógicas-para{3}}digitais (A/D) e digitais-para-analógicas (D/A) entre sinais analógicos e digitais e implementam controle PID de malha-fechada de grandezas analógicas. CLPs modernos de grande e médio-tamanho geralmente apresentam recursos de controle de malha-fechada PID. Esta funcionalidade pode ser implementada usando módulos PID inteligentes dedicados ou sub-rotinas PID, ou projetando sub-rotinas PID personalizadas; entretanto, instruções de função PID dedicadas são mais comumente usadas. As capacidades de controle PID analógico do PLC têm sido amplamente aplicadas em equipamentos como máquinas de moldagem por extrusão de plástico, fornos de aquecimento, fornos de tratamento térmico e caldeiras, bem como em indústrias como indústria leve, engenharia química, máquinas, metalurgia, geração de energia e materiais de construção.
4. Processamento de Dados
Os CLPs modernos apresentam funções como operações matemáticas (incluindo operações de matriz, operações de função e operações lógicas), operações de dados, conversão, classificação, tabelas de consulta e operações de bits, permitindo aquisição, análise e processamento de dados. Esses dados podem ser comparados com valores de referência armazenados na memória, transmitidos a outros dispositivos inteligentes através de funções de comunicação ou impressos em tabelas. O processamento de dados geralmente é usado em sistemas de controle de grande-escala, como sistemas de fabricação flexíveis não tripulados, e também pode ser aplicado a sistemas de controle de processos, como sistemas de controle de grande-escala nas indústrias de papel, metalúrgica e alimentícia.
5. Comunicação
A comunicação PLC inclui a comunicação entre controladores lógicos programáveis, bem como a comunicação entre PLCs e outros dispositivos de controle inteligentes. Com o desenvolvimento do controle-computadorizado, as redes de comunicação de automação de fábrica avançaram rapidamente no exterior nos últimos anos, e os principais fabricantes de CLP introduziram sistemas de rede para comunicação entre-CLP.