Como usar funcao comparador ladder

Um rele típico de controle industrial pode ter até 12 polos ou conjunto de contatos por bobina. Por exemplo, se o rele AR tiver 6 polos, no nosso exemplo, somente 1 está sendo utilizado na lógica da Figura 3. Assim, os outros 5 podem ser usados para continuar compondo uma lógica maior. Antes do desenvolvimento dos CLPs, era exatamente desta maneira que era composta uma lógica nos projetos elétricos. O nome dado a este tipo de implementação foi diagrama com reles em lógica Ladder.

Já a linguagem ladder para o CLP, Figura 3(c), acabou resumindo bastante a representação do diagrama, pois a lógica implementada no CLP assume que as entradas (chaves no nosso exemplo) estão conectadas por entradas discretas (equivalente as bobinas dos reles AR e BR na Figura 3(b)). A saída também é conectada à uma saída discreta (equivalente ao contato normalmente aberto de LR na figura 3(a). O nome mostrado em cima do contato não é o nome do contato e sim o controle para a bobina que aciona o contato. A saída ou bobina é representada pelo lado direito da linha devido ao fato de que a energia circula do lado esquerdo para o direito. Assim, podemos interpretar da seguinte forma: Quando a chave A é acionada, a Lâmpada L acende ou quando a chave B é ligada, a Lâmpada L também acende, exatamente como representado no circuito simplificado da Figura 2.

Exemplo 2: Circuito E (AND) – Duas chaves nomeadas A e B são ligadas em série de forma a controlar uma lâmpada conforme mostrada na Figura 3. Implementar esta função em programação ladder onde as 2 chaves são entradas individuais.

Figura 4 – Circuito com chaveamento paralelo (a) e tabela verdade (b)

Solução: A ação no circuito é descrita como: “A lâmpada está ligada quando a chave A está fechada (ligada) e a chave B está fechada (ligada), Todas as possíveis combinações entre as chaves A e B podem ser visualizadas na tabela verdade da Figura 4(b). Para implementar esta função utilizando reles, a única modificação se comparado com o exemplo 1 é que aqui os contatos normalmente abertos dos controles dos reles AR e BR foram ligados em série com o controle da lâmpada (Figura 5(a)). A ligação das chaves A e B e a ligação da lâmpada não muda. O diagrama com reles em lógica ladder mostrado na Figura 5(b) é diferente do da Figura 3(b) apenas na terceira linha e como no exemplo anterior, novamente a linguagem ladder do CLP é resumida em uma linha apenas com a seguinte interpretação: Quando a chave A está ligada e a chave B está ligada, a lâmpada deverá ser ligada.

Figura 5 – Representação do circuito com reles (a), diagrama com reles em logica ladder (b) e linguagem ladder implementada em CLP (c) para a lógica E

Exemplo 3: Neste terceiro exemplo, considere  a implementação da lógica não (NOT). Suponha que a lâmpada precisa ser ligada quando a chave A está ligada (fechada) e a chave B está desligada (aberta). Implementar esta função em linguagem ladder no CLP onde as duas chaves são entradas individuais.

Solução: A Figura  6 mostra a tabela verdade, o diagrama com reles e a logica ladder para o CLP neste exemplo. A única diferença entre a implementação em rele da Figura 6(a) e a Figura 5(a) é a ligação dos contatos do rele BR. A lógica NOT para a chave B é conseguida com o contato normalmente fechado (NF) do rele BR. A linguagem ladder no CLP da Figura 6(c) comparada à da Figura 5(c) se diferem apenas no segundo contato podendo ser interpretada como: “Quando a entrada (chave) A está ligada (fechada) e a entrada (chave B) está desligada (aberta) então a lâmpada será ligada. Este exemplo em particular é impossível de ser implementado sem a utilização de reles e com a combinação de apenas duas chaves normalmente abertas.

Figura 6 – Circuitos com a Lógica Não (NOT); (a) tabela verdade; (b) circuito equivalente com reles; (c) linguagem ladder no CLP.

Bom, estamos evoluindo no entendimento melhor da lógica de programação e pelos exemplos que vimos até agora temos os seguintes conceitos:

• Lógica E ou AND – Conexão em série de contatos;
• Lógica OU ou OR – Conexão em paralelo de contatos;
• NA ou NO – Contato Normalmente Aberto (Normally Open). O contato fica aberto quando não há energia no circuito e se fecha quando recebe energia.
• NF ou NC – Contato normalmente fechado (Normally Closed). O contato fica fechado quando não há energia no circuito e se abre quando recebe energia.

Estes conceitos são a chave para que você comece a entender e implementar as lógicas em linguagem ladder. Para muitas pessoas, eles parecem simples, e para outras, estranho à primeira vista. No entanto, eles começarão a ficar mais natural quando você trabalhar com as implementações nas soluções. Será possível observar a facilidade em lidar com esta abordagem devido ao fato de que a linguagem ladder é uma linguagem gráfica e visual, muito diferente das linguagens de programação C++, Fortran, Basic e Java. Em contrapartida a linguagem ladder acaba por apresentar mais limitações se comparada às linguagens citadas.

Símbolos Básicos da Linguagem Ladder

Agora que você entendeu os exemplos acima, vamos deixar de pensar em lógica por reles e partir diretamente para a lógica em linguagem ladder. Como falamos anteriormente, os símbolos básicos da linguagem ladder são:

Símbolo	Descrição
	-Contato normalmente aberto (NA ou NO). -Na linguagem ladder, este símbolo transfere energia se a chave estiver ligada (fechada).
	-Contato normalmente fechado (NF ou NC). -Na linguagem ladder, este símbolo transfere energia se a chave estiver desligada (aberta).
	-Saída ou Bobina. Se qualquer contato transferir energia da esquerda para a direita, a saída é energizada (ligada). -Caso não houver energia transferida da esquerda para a direita, a saída fica desenergizada.

Os símbolos acima, depois de implementados na linguagem ladder, são scaneados (lidos) e executados pelo CLP, seguindo a ordem da esquerda para a direta. A Figura 7 é um exemplo em lógica ladder com uma instrução básica:

Figura 7 – Diagrama básico da Linguagem Ladder

A primeira linha (também chamada em inglês de rung) determina o acionamento da bobina Out1 e pode ser interpretada da seguinte forma: A saída 1 fica ligada quando a entradas A, B e C estão todas ligadas  ou as entradas A e C estão ligadas e a entrada D desligada. Veja que para a saída Out1 estar energizada, deve haver um caminho elétrico contínuo através dos contatos das chaves de entrada, com a energia fluindo da esquerda para a direita.

A seguir, vou apresentar a linguagem ladder para os CLPs mais famosos de mercado. O Modicon da Schneider será apresentado primeiramente por ser mais próximo à norma IEC 61131-3. Depois mostrarei a lógica em linguagem Ladder para os CLPs Allen Bradley por serem largamente utilizados nas indústrias juntamente com o Siemens. Depois de apresentar o padrão Siemens, apresentarei o padrão da GE.

3 – O Padrão Ladder IEC 61131-3

Abaixo, é possível visualizar uma tabela com os símbolos utilizados na linguagem ladder padrão IEC 61131-3:

Simbolo	Descrição
	Contato normalmente aberto (NA ou NO). Transfere energia se a chave estiver ligada (fechada).
	Contato normalmente fechado (NF ou NC). Transfere energia se a chave estiver desligada (aberta).
	Transição positiva. Se o estado do símbolo mudar de desligado para ligado, este contato transfere energia na linha até que haja um novo scan do controlador.
	Transição negativa. Se o estado do símbolo mudar de ligado para desligado, este contato transfere energia na linha até que haja um novo scan do controlador.
	Bobina ou Saída. Se todos os contatos na linha transferirem energia, a bobina é energizada (ligada). Caso contrário, ela permanece desligada.
	Bobina ou Saída Negada. Se todos os contatos na linha transferirem energia, a bobina é desenergizada (desligada). Caso contrário, ela permanece ligada.
	Bobina Set. Se a linha transferir energia para este elemento, ele fica energizado, mesmo que a linha deixe de estar energizada.
	Bobina Reset. Se a linha transferir energia para este elemento, ele fica desenergizado e permanece desenergizado mesmo que ocorra alteração de energia na linha.
	Bobina de Detecção Positiva. Se as condições antes desta bobina mudar de desligado para ligado, esta bobina é ligada para um scan do controlador.
	Bobina de Detecção Negativa. Se as condições antes desta bobina mudar de ligado para desligado, esta bobina é ligada para um scan do controlador.
	Bobina de Memória Retentiva. É como a bobina comum exceto pelo fato de que ela retem o seu estado de ligada ou desligada mesmo que o CLP pare ou se desnergize.
	Bobina Set de Memória. Funciona como a bobina set, porém ela retem o seu estado mesmo que o controlador pare ou perca a energia, ficando armazenado na memória.
	Bobina Reset de Memória.  Funciona como a bobina reset, porém ela retem o seu estado mesmo que o controlador pare ou perca a energia, ficando armazenado na memória.

Alguns Comentários Sobre as Instruções Básicas na Linguagem Ladder:

• Os contatos e bobinas sensíveis a transição positiva ou negativa geralmente são utilizados para inicialização e detecção de transições de entrada, como por exemplo, o aperto de uma botoeira de comando;
• As bobinas de set e reset são utilizadas em conjunto. Podemos visualizar um exemplo desta utilização na Figura 8 onde A seta um alarme e B reseta o alarme informando que o mesmo foi reconhecido.

Figura 8 – Exemplo em linguagem ladder de Set e Reset

• As bobinas de memória retentiva são utilizadas em situações onde o estado da saída deve ser armazenado mesmo que o CLP sofra queda de energia. Normalmente, as saídas do controlador desligam quando o mesmo para ou perde a energia e dependendo do sistema, é importante que o estado da saída fique retido na memória para que o sistema possa operar seguramente após situações de falha. Alguns fabricantes de CLP fornecem esta função como parte do módulo de saída discreta.
• Apesar de termos o simbolo da bobina negada, não é recomendado sua utilização, pois na maioria dos sistemas a posição de segurança é quando as saídas do CLP estão desligadas. Geralmente os contatos são colocados em série com a bobina de saída, indicando múltiplas condições que devem ser satisfeitas antes que a saída seja energizada. Com a saída negada, quando as condições são feitas, ela desliga e esta regra acaba por ser o oposto do que se busca na maioria dos conceitos de segurança.

4 – O Padrão Modicon

Os controladores da Schneider M340 e QuantumPLC são programados na lógica ladder Modicon que descrevemos anteriormente é compatível com a IEC 61131-3. A linguagem ladder no padrão Modicon é a mesma descrita da IEC 61131-3, exceto que o Modicon não suporta as funções de bobina de memória retentiva, SET de memória retentiva e RESET de memória retentiva. Em contrapartida, com o padrão Modicon temos as funções call e halt. Veja na tabela a seguir os símbolos utilizados neste padrão:

Simbolo	Descrição
	Bobina ou Saída. Se todos os contatos na linha transferirem energia, a bobina é energizada (ligada). Caso contrário, ela permanece desligada.
	Bobina ou Saída Negada. Se todos os contatos na linha transferirem energia, a bobina é desenergizada (desligada). Caso contrário, ela permanece ligada.
	Bobina Set. Se a linha transferir energia para este elemento, ele fica energizado, mesmo que a linha deixe de estar energizada.
	Bobina Reset. Se a linha transferir energia para este elemento, ele fica desenergizado e permanece desenergizado mesmo que ocorra alteração de energia na linha.
	Bobina de Detecção Positiva. Se as condições antes desta bobina mudar de desligado para ligado, esta bobina é ligada para um scan do controlador.
	Bobina de Detecção Negativa. Se as condições antes desta bobina mudar de ligado para desligado, esta bobina é ligada para um scan do controlador.
	Bobina de Chamada (Call). Se alguma linha transferir energia para esta bobina, ela chama uma subrotina (subprogama).
	Bobina de Parada (Halt). Se alguma linha transferir energia para esta bobina, ela para uma subrotina ou subprogama.

5 – O Padrão Allen-Bradley ControlLogix, PLC-5/SLC-500 e Micrologix

Os contatos básicos no padrão Allen Bradley não são tão numerosos quanto os da IEC 61131-3. Em contrapartida, para a maioria das instruções, simbolos diferentes são utilizados, embora a função seja a mesma em uma instrução no padrão IEC 61131-3. Os simbolos utilizados na linguagem ladder pela Allen Bradley podem ser visualizados na tabela abaixo:

Simbolo	Descrição
	Contato normalmente aberto (NA ou NO). Transfere energia se a chave estiver ligada (fechada). Também é chamado de XIC (eXamine If Closed).
	Contato normalmente fechado (NF ou NC). Transfere energia se a chave estiver desligada (aberta). Também é chamado de XIO (eXamine If Open).
	One-Shot Contact. Se o estado do símbolo mudar de desligado para ligado, este contato transfere energia na linha até que haja um novo scan do controlador. É encontrado no ControlLogix, PLC-5 e alguns Micrologix apenas). É parecido com a detecção de transição positiva da IEC exceto que este elemento segue o contato onde a transição ocorre. Ele armazena uma booleana que retem o estado prévio do contato de entrada.
	One-Shot Rising Contact. Se o estado do símbolo mudar de desligado para ligado, este contato transfere energia na linha até que haja um novo scan do controlador. É encontrado no SLC-500 e alguns Micrologix). e deve preceder imediatamente uma bobina de saída. É parecido com a detecção de transição positiva da IEC exceto que este elemento segue o contato onde a transição ocorre. Ele armazena uma booleana que retem o estado prévio do contato de entrada.
	Bobina ou Saída. Se todos os contatos na linha transferirem energia, a bobina é energizada (ligada). Caso contrário, ela permanece desligada. Também chamada de OTE (OuTput Energize).
	Bobina Latch. Se esta bobina é energizada, ela fica e permanece energizada, mesmo que a linha em que ela esteja seja desenergizada de forma análoga ao SET do IEC. Também chamada de OTL (OuTput Latch).
	Bobina Unatch. Se esta bobina é energizada, ela fica e permanece desenergizada, mesmo que a linha em que ela esteja varie, de forma análoga ao RESET do IEC. Também chamada de OTU (OuTput Unlatch).
	One-Shot Rising Output. Se o estado do símbolo mudar de desligado para ligado, este contato transfere energia na linha até que haja um novo scan do controlador. É encontrado no PLC-5 ControlLogix. Apesar de parecer um bloco de função, é parecido com a detecção de transição positiva da IEC exceto que este elemento segue o contato onde a transição ocorre. Ele armazena uma booleana que retem o estado prévio do contato de entrada.
	One-Shot Falling Output. Se o estado do símbolo mudar de ligado para desligado, este contato transfere energia na linha até que haja um novo scan do controlador. É encontrado no PLC-5 ControlLogix. Apesar de parecer um bloco de função, é parecido com a detecção de transição negativa da IEC exceto que este elemento segue o contato onde a transição ocorre. Ele armazena uma booleana que retem o estado prévio do contato de entrada.

Veja que neste padrão, a linguagem ladder não apresenta a bobina com memória retentiva. A função retentiva é tratava em módulos com saídas discretas.

6 – O Padrão Siemens

Os três tipos de processados (S7-200, S7-300/400 e S7-1200) possuem as mesmas instruções básicas. A única exceção é a bobina de centro de linha que não é válida para os controladores S7-200 e S7-1200 e as bobinas negada e de transição que são válidas apenas para o modelo S7-1200. O diagrama básico aplicado na linguagem ladder para a família Siemens pode ser visualizado na tabela abaixo:

Simbolo	Descrição
	Contato normalmente aberto (NA ou NO). Transfere energia se a chave estiver ligada (fechada).
	Contato normalmente fechado (NF ou NC). Transfere energia se a chave estiver desligada (aberta).
	Transição positiva. Se o estado do símbolo mudar de desligado para ligado, este contato transfere energia na linha até que haja um novo scan do controlador. Para o S7-300/400 é um elemento que armazena um booleano e retem o estado anterior. Para o S7-200/1200 este contato é representado por barras verticais ao invés de parênteses. Para o S7-1200 quando ocorre a transição, este contato transfere energia para apenas um Scan do processador.
	Transição negativa. Se o estado do símbolo mudar de ligado para desligado, este contato transfere energia na linha até que haja um novo scan do controlador. Para o S7-300/400 é um elemento que armazena um booleano e retem o estado anterior. Para o S7-200/1200 este contato é representado por barras verticais ao invés de parênteses. Para o S7-1200 quando ocorre a transição, este contato transfere energia para apenas um Scan do processador.
	Inverte o Fluxo de Energia. Se chegar energia neste contato, ela é automaticamente interrompida (desligada). Por outro lado, caso não chegar energia neste contato, ele liga. Esta função não se aplica ao S7-200.
	Bobina ou Saída. Se todos os contatos na linha transferirem energia, a bobina é energizada (ligada). Caso contrário, ela permanece desligada.
	Bobina ou Saída Negada. Se todos os contatos na linha transferirem energia, a bobina é desenergizada (desligada). Caso contrário, ela permanece ligada.
	Bobina de Linha (Midline Output Coil). Pode ser colocada no centro da linha possibilitando que outra lógica possa ser implementada no lado direito da bobina.
	Bobina Set. Se a linha transferir energia para este elemento, ele fica energizado, mesmo que a linha deixe de estar energizada.
	Bobina Reset. Se a linha transferir energia para este elemento, ele fica desenergizado e permanece desenergizado mesmo que ocorra alteração de energia na linha.
	Bobina de Detecção Positiva. Se as condições antes desta bobina mudar de desligado para ligado, esta bobina é ligada para um scan do controlador.
	Bobina de Detecção Negativa. Se as condições antes desta bobina mudar de ligado para desligado, esta bobina é ligada para um scan do controlador.

7 – O Padrão GE (General Electric)

Finalmente, vamos visualizar os simbolos da linguagem ladder para os CLPs da GE, temos o seguinte padrão:

Simbolo	Descrição
	Contato normalmente aberto (NA ou NO). Transfere energia se a chave estiver ligada (fechada).
	Contato normalmente fechado (NF ou NC). Transfere energia se a chave estiver desligada (aberta).
	Transição positiva (POSCON). Se o estado do símbolo mudar de desligado para ligado, este contato transfere energia na linha até o novo scan do controlador. Válido para os processadores PACSystems e 90-70.
	Transição positiva (PTCON). Se o estado do símbolo mudar de desligado para ligado, este contato transfere energia na linha até o novo scan do controlador. Válido para apenas para os processadores PACSystems.
	Transição negativa (NEGCON). Se o estado do símbolo mudar de ligado para desligado, este contato transfere energia na linha até o novo scan do controlador. Válido para os processadores PACSystems e 90-70.
	Transição negativa (NTCON). Se o estado do símbolo mudar de ligado para desligado, este contato transfere energia na linha até o novo scan do controlador. Válido para apenas para os processadores PACSystems.
	Bobina ou Saída. Se todos os contatos na linha transferirem energia, a bobina é energizada (ligada). Caso contrário, ela permanece desligada.
	Bobina ou Saída Negada. Se todos os contatos na linha transferirem energia, a bobina é desenergizada (desligada). Caso contrário, ela permanece ligada.
	Bobina Set. Se a linha transferir energia para este elemento, ele fica energizado, mesmo que a linha deixe de estar energizada.
	Bobina Reset. Se a linha transferir energia para este elemento, ele fica desenergizado e permanece desenergizado mesmo que ocorra alteração de energia na linha.
	Bobina de Detecção Positiva (POSCOIL). Se as condições antes desta bobina mudar de desligado para ligado, esta bobina é ligada para um scan do controlador.
	Bobina de Detecção Positiva (PTCOIL). Se as condições antes desta bobina mudar de desligado para ligado em um scan. Utilizada nos processadores PACSystems.
	Bobina de Detecção Negativa (NEGCOIL). Se as condições antes desta bobina mudar de ligado para desligado em um scan. Utilizada nos processadores PACSystems.
	Bobina de Detecção Negativa (NTCOIL). Se as condições antes desta bobina mudar de ligado para desligado, esta bobina é ligada para um scan do controlador.
	Continuação de Contato. Transfere energia se a bobina precedente na linha estiver ligada.
	Continuação de Contato. Transfere energia para a bobina subsequente na linha.

Bom, até aqui o intuito era apresentar os símbolos básicos e como eles podem ser diferentes, dependendo de cada fabricante. Nos artigos seguintes, vou falar sobre outras instruções importantes para os CLPs: os contadores e os temporizadores. Veja abaixo:

Referências: