Como Funcionam as Entradas e Saídas Analógicas do CLP

O controle preciso de variáveis em processos industriais depende diretamente de sistemas de controle robustos e confiáveis, capazes de conduzir o processo mediante as perturbações existentes e, mantendo então, a boa eficiência do sistema geral.

Neste contexto, o CLP (Controlador Lógico Programável) assume uma importante responsabilidade que o coloca como o coração desses sistemas que necessitam de controle preciso e adaptável em diversas aplicações industriais.

Desde a linha de produção até o monitoramento de linhas de produção até o ajuste de variáveis em tempo real, o CLP oferece a flexibilidade necessária para reduzir as falhas humanas, através da automação industrial.

Visto a relevância desta tecnologia na indústria moderna e toda revolução fabril proveniente da sua existência, o texto de hoje objetiva ensinar como o CLP faz a leitura do sinal analógico.

Com isso, você aprende não só o que é o sinal analógico, como também entende o comportamento do CLP diante dos sinais de entrada e saída.

O que é o CLP

O CLP foi, com certeza, um dispositivo eletrônico que revolucionou o conceito da automação, visto todos os seus feitos provenientes da sua aplicação nos mais diversos processo industriais

Esse dispositivo foi projetado para que os processos industriais fossem controlados de maneira eficiente e precisa.

E, ao entender a composição de um CLP, torna-se compreensível toda a sua capacidade.

O CLP, neste contexto, é composto por:

  • Uma CPU (unidade central de processamento) que executa programas específicos;
  • Memória para armazenar programas e dados;
  • Entradas para receber sinais de sensores e dispositivos externos;
  • Saídas para enviar comandos aos atuadores e outros dispositivos de controle.

Além disso, a programação do CLP é baseada em linguagens especializadas, como grafcet, ladder, entre outras que representam as operações de controle e sequências lógicas de processos.

Qual a importância do CLP

Os CLPs são tecnologias de controle de processos utilizadas em diversos setores industriais, seja na manufatura, automação de processos, embalagens, automóveis, entre outros.

A evolução do CLP tem possibilitado a integração de novas tecnologias, como a capacidade de monitoramento remoto e a conectividade em rede.

Isso faz com que o CLP seja um dos componentes centrais na transformação digital e na otimização de processos modernos.

Por este motivo, o CLP é considerado o cérebro de sistemas automatizados, realizando funções lógicas, sequenciais e de temporização que monitoram entradas de sensores e controlam as saídas de atuadores.

O que é um sinal analógico

Já que o presente texto trata de apresentar o comportamento do CLP diante de um sinal analógico, torna-se justo discorrer sobre o que é esse sinal.

O sinal analógico nada mais é que um sinal elétrico, que pode ser corrente ou tensão e que variam no decorrer do tempo.

Além disso, os sinais analógicos são gerados por sensores de medição presentes nos processos industriais, sendo proporcionais à grandeza medida.

Como Funcionam as Entradas e Saídas Analógicas do CLP

Para entender o funcionamento do CLP diante das entradas e saídas analógicas, é preciso se atentar à especificação de alguns dispositivos.

Entrada analógica

O dispositivo abaixo se trata de um transmissor de pressão MBS 1700 Danfoss, disponível no nosso site.

Segundo  dispositivo em questão nos dá a seguinte informação: 

  • A faixa de medição é de 0 a 25 bar;
  • O sinal de saída é de 4 – 20 mA.

Isso quer dizer que o transmissor de pressão capta uma pressão que varia de 0 a 25 bar e, com isso, o seu circuito interno fornece um sinal elétrico de saída proporcional a essa pressão medida, que pode variar de 4 a 20 mA.

Esse sinal elétrico é, na verdade, um sinal analógico. Além disso, este sinal será enviado à entrada analógica e, por fim, ao CLP, por exemplo.

Portanto, entre a entrada analógica do CLP e o processo, temos:

  1. Um tanque, por exemplo varia a pressão, que deve ser de 0 a 25 bar;
  2. O transmissor de pressão posicionado no tanque, capta a variação de pressão e lança um sinal elétrico para o CLP;
  3. Esse sinal elétrico é, também, um sinal analógico;
  4. O CLP processa o sinal analógico e o converte em sinal digital (conversor A/D) para identificar esse valor.

Outrossim, o número de conexões do dispositivo faz distinção quanto ao método de conexão do dispositivo ao CLP.

Por exemplo, se o dispositivo possuir 02 fios, ambos estarão conectados ao CLP, sendo que um será energizado pelo Controlador Lógico Programável, e outro o alimentará com as informações obtidas pelo sensor.

Por outro lado, se o transmissor de pressão possuir 04 fios, dois destes vão conectados em uma fonte de alimentação de energia e outros dois vão ser conectados ao CLP.

Saída analógica

O CLP é um dispositivo que não só faz a conversão de sinal analógico em digital em sua entrada, como também pode enviar sinal analógico para um dispositivo.

Imagine o exemplo utilizado anteriormente, de um tanque, um transmissor de pressão e, agora, insira um inversor de frequência.

Esse inversor de frequência tem entrada analógica de, por exemplo, 4 a 20 mA e pode aplicar a rotação em um eixo, de 0 a 2200 rpm.

Além disso, imagine que esse inversor de frequência está acoplado ao sistema de uma bomba hidráulica que enche o tanque em questão.

Assim, dando continuidade ao exemplo anterior, temos que:

  1. O tanque tem o seu nível de líquido reduzido;
  2. O transmissor de pressão capta a pressão do tanque naquele instante e envia o sinal elétrico (analógico) para a entrada analógica do CLP;
  3. O CLP converte o sinal analógico em sinal digital (conversor A/D);
  4. O CLP compara com a variável de interesse ajustada e, para corrigir o nível do tanque, é convertido um sinal digital para sinal analógico (conversor D/A) proporcional à diferença entre o valor medido e o valor de interesse. Este sinal analógico é enviado ao inversor de frequência;
  5. O inversor de frequência capta o sinal e modifica a sua rotação para que a bomba funcione mais ou menos veloz;
  6. O tanque tem o seu nível restabelecido;
  7. A pressão é captada e reenviada para o CLP que, novamente, toma uma decisão com base no nível do tanque.

 

Portanto, nota-se, através de exemplos simples, a entrada analógica de um CLP alimenta o CLP com informações medidas no processo (de sensores).

Já a saída analógica envia o comando de ajuste para outro dispositivo que há de realimentar o processo com uma nova ação proporcional ao “erro” entre a variável lida pelo sensor e a variável a ser ajustada pelo atuador.

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