O que é linguagem ladder? de onde surgil?
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Símbolos básicos e lógica de contatos
na Linguagem Ladder
Por: Diego A. Gonzaga | Publicado em 9 de setembro de 2021
Uma boa compreensão do método de programação em linguagem Ladder, incluindo os blocos funcionais, é extremamente benéfica para os profissionais da área de automação. Nesta segunda aula abordamos a simbologia dos elementos básicos utilizados nessa poderosa ferramenta de programação de PLCs.
Lógica de contatos e comutação
A lógica de contatos é o que permite a elaboração das soluções para problemas de automação e a implementação de funções nos controladores. Os contatos são a representação de chaves ou elementos de entradas digitais que tem a função de expressar o estado de uma variável.
No linguajar técnico de automação, comutar significa passar de um estado para outro. Os contatos presentes em uma lógica podem estar em seu estado não-comutado (estado em que se apresentam quando não tem interferência de nenhum elemento externo ou interno), ou no estado comutado (estado que o contato se apresenta após a ação de acionamento).
Elaborar um código (programar um PLC) significa associar as diversas variáveis presentes em um processo, representadas pelos contatos, segundo uma determinada lógica, para atender as necessidades de funcionamento correto desse processo.
Contatos N.A. e N.F. e sua comutação
Os contatos presentes em uma lógica de comando podem ser de dois tipo: normalmente abertos (N.A. ou N.O.: Normally Open) ou normalmente fechados (N.F. ou N.C.: Normally Closed).
Os contatos N.A. são aqueles que se apresentam abertos em seu estado não comutado (ou não acionado), ou seja, eles não conduzem corrente se não forem comutados. A partir do momento em que são comutados eles se fecham e passam a conduzir.
Os contatos N.F. são aqueles que se apresentam fechados em seu estado não comutado (ou não acionado), ou seja, eles conduzem corrente se não estiverem comutados. Quando comutados eles abrem o contato e passam a não conduzir corrente.
Elementos básicos da linguagem (simbologia)
O diagrama de contatos (Ladder) consiste em um desenho formado por duas linhas verticais, que representam os polos positivo e negativo de fonte de alimentação genérica. Entre essas duas linhas verticais são desenhados ramais horizontais onde estão dispostos os contatos. Esses contatos são organizados entre as duas linhas verticais, segundo a lógica desejada, interligando-as.
Podem ser utilizados, nessa interligação, contatos N.A. e/ou N.F., bobinas de contatos externos e boninas auxiliares, e blocos funcionais (contatores, timers, etc.), conforme a lógica desejada, para representar os estados das variáveis de entrada do programa.
O nome Ladder, que significa escada em inglês, se deve ao fato de a aparência dos diagramas lembrarem uma escada, cujos trilhos laterais são as linhas de alimentação e cada linha de lógica associada a uma bobina (saída) são os degraus.
Uma linha é composta de um conjunto de condições de entrada (representado por contatos NA e NF), por elementos internos do CLP (contadores, temporizadores e etc) e por uma instrução de saída (bobina), no final da linha.
O conjunto dos contatos que compõem uma mesma linha é chamado de condição de entrada ou lógica de controle. As instruções de saída, tais como bobinas e blocos funcionais (contadores, temporizadores e outros com funções especiais), devem ser os últimos elementos à direita.
O acionamento de uma saída ocorre quando todos os contatos presentem em uma linha, ou degrau, permitem o “fluxo virtual de energia” da linha vertical da esquerda até a linha vertical da direita. Neste caso dizemos que o resultado desta lógica é verdadeiro.
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Fluxo de energia
A idéia por trás da linguagem Ladder é representar graficamente um fluxo de “energia virtual” entre duas barras verticais energizadas. Essa “energia virtual” flui sempre do pólo positivo, representado pela linha vertical esquerda, em direção ao negativo, representado pela linha vertical da direita.
A CPU do Controlador Programável executa todas as instruções, começando pela primeira instrução da primeira linha do programa e indo até a última instrução da última linha do programa do usuário, da esquerda para a direita e de cima para baixo. Essa execução se chama SCAN, ou varredura do programa.
A cada ciclo de varredura, as mudanças de variáveis ocorridas em linhas que já foram varridas, serão detectadas apenas na varredura seguinte. Porém, a alta velocidade de varredura dos PLCs modernos garante a rápida atualização das variáveis de entrada do processo.
Por definição, o fluxo reverso (da direita para a esquerda) não é permitido na lógica Ladder para PLCs, ou seja (de maneira diferente do que acontece nos circuitos elétricos reais) o “fluxo virtual de energia” em uma lógica Ladder flui somente da esquerda para a direita.
Se a lógica a ser implementada necessita de fluxo reverso, o programador deve refazer o circuito de maneira que todo o fluxo só ocorra no sentido para a direita.
Endereçamento
As diferentes entradas e saídas do PLC são identificadas e conectadas às variáveis no codigo por meio de um endereço. A cada instrução de entrada ou saída é associado um endereço que indica a localização na memória do CLP em que o estado dessa instrução será armazenado.
O endereço é uma identificação composta por letras e números, cuja notação depende do fabricante do CLP. A capacidade de memória e a filosofia de endereçamento dos CLPs variam de acordo com o modelo e o fabricante. Porém, qualquer CLP deve ter uma área de sua tabela de dados que represente uma imagem virtual das entradas ligadas aos cartões de entrada, e uma área da tabela de dados que represente uma imagem virtual das saídas ligadas aos cartões de saída.
Repetição de contatos e bobinas
Nos relés eletromecânicos o número de contatos e bobinas disponíveis para a elaboração das lógicas de comando é limitada. Por consequência, as opções de soluções de problemas de automação também ficava condicionada a essa limitação.
Nos programas em Ladder, um mesmo contato pode ser repetido várias vezes, ou seja, uma mesma entrada pode ser utilizada no código quantas vezes for necessário e as bobinas podem apresentar os seus contatos normalmente abertos ou fechados todas vezes que se desejar.
Esse fato proporciona a possibilidade de elaboração de tantas lógicas de comando quanto for necessário, sendo o programa limitado apenas pelo tamanho da memória do PLC.
Apesar de ser útil a utilização de contatos NA e NF de uma bobina, é desaconselhável utilizar uma bobina em mais de uma linha do código. A repetição de uma saída em degraus diferentes torna a lógica do programa confusa e, por consequência, dificultara o entendimento de quem assumir a sua inspeção e manutenção. Por esse motivo, é uma boa prática de programação não se repetir bobinas (saídas) em mais de uma linha de código.
Bobinas auxiliares
As bobinas auxiliares podem ser chamadas de formas diferentes de acordo com o fabricante: relés internos, relés auxiliares, memória interna, são nomes para designa-lo na lógica de programação Ladder.
Esses elementos são utilizadas para o armazenamento temporário de dados. Seu efeito é comparável com o dos contatos auxiliares dos contatores. Eles são criados como variáveis internas do programa para compor a lógica de acordo com a necessidade do programador. Apresentam todas as funcionalidades de uma bobina de saída, mas não representam uma saída real do PLC. Compõem a programação como bobinas que podem ser energizadas e desativadas, e seus contatos utilizados para ligar ou desligar outras saídas. Para distinguir as bobinas de saída das bobinas auxiliares, são utilizados endereços diferentes para cada um dos tipos.
O conteúdo dessa memória é disponibilizado no mesmo ciclo de varredura em que é acionada e seu status é volátil, ou seja, seu conteúdo é perdido caso a energia elétrica do sistema for interrompida. Em alguns modelos de PLCs é possível implementar memórias auxiliares retentivas, ou seja, que mantém seu valor mesmo na ocorrência de queda de energia.
