Simulador de lógica Ladder — monte o programa de CLP e veja a máquina reagir

O que é lógica Ladder e por que ela domina o chão de fábrica

Quando o comando de um motor saiu do quadro de relés e contatores e migrou para o controlador lógico programável (CLP), os fabricantes precisavam de uma linguagem que o eletricista de painel já entendesse. A resposta foi a lógica Ladder, também chamada de diagrama de contatos ou, em inglês, ladder diagram (LD). Ela é desenhada como uma escada: duas linhas verticais nas laterais — os barramentos, que fazem o papel das fases de alimentação — e, entre elas, linhas horizontais chamadas rungs (os degraus). Cada rung é uma equação lógica desenhada: lê-se da esquerda para a direita, e se existir um caminho contínuo de energia atravessando os contatos, a bobina no fim do rung é acionada.

A força do Ladder está nessa familiaridade visual. Um eletricista que passou anos lendo diagramas de comando elétrico no papel reconhece de imediato a estrutura: um contato em série é um E lógico (todos precisam conduzir), contatos em paralelo são um OU lógico (basta um conduzir), e a bobina é a carga que se quer ligar. A lógica Ladder está padronizada na norma IEC 61131-3, que define as linguagens de programação de CLP e os blocos de função temporizadores e contadores que você vai usar aqui. É por isso que o mesmo raciocínio vale, com pequenas diferenças de nomenclatura, em praticamente qualquer marca de CLP do mercado.

Neste simulador, a nomenclatura segue o padrão IEC: contato NA (normalmente aberto) e contato NF (normalmente fechado), nunca os mnemônicos de outras famílias. Os endereços seguem a convenção I0.x para entradas, Q0.x para saídas e M0.x para bits de memória interna. Comece carregando um dos seis cenários prontos na barra de ferramentas, dê play e clique nas entradas do painel à direita para ver a lógica ganhar vida.

Contatos NA e NF: a base de toda a lógica

Tudo no Ladder se constrói a partir de dois elementos de entrada. O contato NA (normalmente aberto) representa uma condição que é verdadeira quando o bit associado está em 1: ele conduz quando o sinal está presente. Pense num botão de campainha — só passa corrente enquanto você aperta. O contato NF (normalmente fechado) é o espelho: conduz quando o bit está em 0 e bloqueia quando o bit vai para 1. É a chave do desligamento seguro: um botão de parada é cabeado e programado como NF, de modo que, ao ser pressionado, ele abre o caminho e derruba a saída — e, importante, se o fio do botão romper, o efeito é o mesmo de apertar, ou seja, falha para o lado seguro.

No simulador, cada contato muda de cor conforme o estado: verde quando está conduzindo e cinza quando está bloqueando. Coloque o cenário de partida direta, dê play e observe: antes de apertar nada, o contato NF de parada (S0) já está verde, porque ninguém o acionou; o contato NA do botão liga está cinza, esperando o toque. Esse jogo de cores é a forma mais rápida de depurar um programa — você enxerga, rung a rung, exatamente onde a continuidade está sendo interrompida.

Combinar contatos é o que cria a lógica. Dois contatos em série (um após o outro no mesmo rung) formam um E: a bobina só liga se ambos conduzirem. Dois contatos em paralelo (um ramo em cima, outro embaixo, juntando-se de novo) formam um OU: basta um conduzir. O selo de retenção, que você vê na partida direta, é exatamente um OU entre o botão de liga e um contato da própria saída — é assim que o motor continua ligado depois que você solta o botão.

Bobina, SET e RESET: as três formas de escrever uma saída

Se os contatos são as condições, a bobina é a ação. Ela fica no fim do rung e escreve um bit — normalmente uma saída Q que aciona um contator, uma válvula ou uma lâmpada, ou um bit de memória M usado internamente. Há três formas de escrever, e entender a diferença evita os erros mais comuns de quem está começando.

• Bobina normal: ela copia o estado do rung a cada varredura. Se o rung conduz, a saída liga; no instante em que o rung abre, a saída desliga. É a bobina da partida direta: o motor só fica ligado enquanto o caminho de continuidade existir — e é justamente por isso que se precisa do contato de selo para mantê-lo.
• Bobina SET (set): ela liga o bit e o mantém ligado mesmo que o rung volte a abrir no scan seguinte. É uma trava de liga.
• Bobina RESET (reset): ela desliga o bit e o mantém desligado. É a trava de desliga, o par natural do SET.

SET e RESET trabalham em dupla para formar um latch (uma trava biestável): o bit muda de estado apenas quando a bobina correspondente é acionada, e fica memorizado entre os dois eventos. O cenário do tanque deste simulador é o exemplo clássico: um rung com SET liga a bomba quando o sensor de nível baixo dispara; outro rung com RESET desliga a bomba quando o sensor de nível alto dispara. Entre um evento e outro, o estado da bomba fica travado — e o nível oscila sozinho entre os dois limites, exatamente como num controle de nível real.

Temporizadores TON e TOF

Quase todo automatismo precisa de tempo: ligar um sinaleiro por alguns segundos, esperar um motor frear antes de inverter, contar o tempo da estrela antes de comutar para triângulo. No Ladder, isso é trabalho dos temporizadores, que a IEC 61131-3 trata como blocos de função. Os dois mais usados são o TON e o TOF.

O TON (timer on-delay, retardo na energização) só liga sua saída depois de um atraso. Quando a entrada IN fica verdadeira, o temporizador começa a acumular o tempo decorrido ET; ao atingir o tempo de preset PT, a saída Q energiza. Se a entrada cair antes do fim, o tempo zera e nada acontece — é o temporizador para “espere X segundos antes de agir”. O TOF (timer off-delay, retardo no desligamento) faz o contrário: a saída liga imediatamente com a entrada, mas, quando a entrada cai, ele segura a saída ligada por mais PT antes de desligar — é o temporizador para “mantenha ligado por mais X segundos depois de soltar”, como a ventilação que continua girando um tempo após desligar o motor.

No simulador, o tempo decorrido avança o valor do passo de varredura (T_scan) a cada ciclo. Com T_scan de 100 ms e um TON de preset 500 ms, a saída energiza no quinto scan (5 × 100 = 500 ms). Por isso o cenário pisca-pisca usa dois TON de 500 ms em anel: um liga, o outro reseta o primeiro, e a lâmpada acende e apaga num período de cerca de 1 segundo, ou seja, 1 Hz. As barras de progresso dos temporizadores, no painel à direita, mostram a contagem subindo ao vivo — é a melhor forma de ver o tempo trabalhando dentro da lógica.

Contadores CTU e CTD

Quando o automatismo precisa contar eventos — peças numa esteira, ciclos de uma prensa, voltas de um eixo — entram os contadores. O CTU (count up, crescente) soma 1 ao valor atual CV a cada borda de subida do sinal de contagem, isto é, a cada transição de 0 para 1. Quando CV alcança o preset PV, a saída Q energiza. O CTD (count down, decrescente) parte de um valor carregado e subtrai a cada borda, energizando a saída quando chega a zero.

Há um detalhe do CTU que confunde quem está aprendendo e que o simulador faz questão de mostrar: o contador não satura em PV. Ele continua somando acima do preset, e a saída só volta a zero quando o pino de reset (R) é acionado. Isso reflete o comportamento real do CLP — o contador é uma memória que precisa ser explicitamente zerada. No cenário da esteira, o sensor de fim de esteira gera uma borda a cada peça que passa, o contador para a esteira ao chegar a dez peças, e a contagem só reinicia quando você aciona o reset. Deixe rodando sem resetar e veja o número passar de dez: é a prova visual de que o contador trava sem a intervenção manual.

O ciclo de varredura (scan) do CLP

Para entender por que o Ladder se comporta como se comporta, é preciso conhecer o ciclo de varredura, ou scan. Diferente de um circuito elétrico, onde tudo acontece simultaneamente, o CLP é um computador que executa o programa em três fases, repetidas milhares de vezes por segundo:

• Fase 1 — leitura das entradas: o CLP tira uma “foto” de todas as entradas físicas (botoeiras, sensores, contatos de campo) e a guarda numa tabela interna, a imagem de entrada. Durante o restante do ciclo, é essa foto que vale, mesmo que uma entrada mude no meio do caminho.
• Fase 2 — execução dos rungs: o CLP percorre o programa de cima para baixo e, em cada rung, da esquerda para a direita, calculando a lógica e atualizando uma tabela de saídas. Como a ordem importa, um contato pode ler o bit que uma bobina de um rung anterior escreveu no mesmo scan.
• Fase 3 — escrita das saídas: só ao final o CLP transfere a tabela de saídas para as saídas físicas — é aqui que o contator fecha, a válvula abre, a lâmpada acende. No simulador, é nesta fase que a cena reage.

Esse modelo explica dois pontos importantes. Primeiro, por que duas bobinas escrevendo o mesmo endereço de saída são um erro: na varredura, a última a ser executada “vence”, e o comportamento fica imprevisível — o simulador sinaliza isso como bobina duplicada na barra de status, e nunca como um recurso. Segundo, por que o passo a passo é tão útil para aprender: o botão Passo avança exatamente um scan e destaca o rung que mudou uma saída, deixando você acompanhar a lógica ciclo a ciclo, no ritmo do raciocínio, e não no ritmo da máquina.

Os seis cenários do sandbox

O simulador já vem com seis cenários-ouro carregados, cada um construído para ensinar um conceito clássico de comando. Eles são o melhor ponto de partida para explorar a ferramenta:

O cenário 3 traz ainda um recurso de ensino raro: a opção defeito didático. Ela remove, de propósito, o intertravamento NF cruzado entre os dois sentidos — aquele par de contatos que impede a marcha à direita e à esquerda ao mesmo tempo. Com o defeito ativado, acionar os dois sentidos juntos faz o simulador exibir um curto trifásico simulado, com a explicação de por que o intertravamento é obrigatório. É a forma segura de mostrar, na bancada virtual, o erro que no painel real queimaria os contatores. E no cenário 1, com a máquina em modo Painel, o botão Comparar com elétrico mostra lado a lado o diagrama de comandos elétrico equivalente, com os fios acendendo conforme a lógica roda — a ponte exata entre o que o eletricista desenha no papel e o que ele programa no CLP.

Quando chamar a Token: do simulador ao projeto real

Ser honesto sobre o escopo é parte de uma boa ferramenta de engenharia. Este sandbox é um ambiente didático para entender a lógica Ladder, o ciclo de varredura e os blocos de temporização e contagem, e para treinar cenários clássicos antes de ir ao equipamento. As cenas da esteira, do tanque e do painel são ilustrativas: não calculam física de processo, velocidade real, corrente de motor nem dimensionamento. Ele deliberadamente não trata a programação validada no hardware específico, o projeto elétrico do painel, a seleção de proteções e contatores, o intertravamento real cabeado, nem a documentação com responsável técnico.

Quando a sequência sai da tela e precisa virar uma instalação que funciona e é segura, o trabalho passa a ser projeto de engenharia: levantamento da máquina e do processo, arquitetura de I/O do CLP, programação aplicada e testada no equipamento, projeto do painel de comando com proteção e intertravamento, comissionamento e o laudo da instalação industrial com ART. A Token Engenharia executa automação e programação de CLP, montagem de painéis e a documentação técnica assinada, em todo o Brasil. Se o seu projeto saiu do simulador e precisa ir para a planta, é com a gente que você fala.

Perguntas frequentes

O que é lógica Ladder (diagrama de contatos)?

Ladder, ou diagrama de contatos, é a linguagem gráfica de programação de CLP mais usada na indústria, padronizada pela IEC 61131-3. Ela lembra um diagrama de comandos elétrico: dois barramentos verticais e, entre eles, linhas horizontais (rungs) com contatos à esquerda e uma bobina à direita. Se houver caminho de continuidade da esquerda para a direita, a bobina energiza. No simulador você monta os rungs e vê o caminho ficar verde e a máquina reagir.

Qual a diferença entre contato NA e contato NF no Ladder?

O contato NA (normalmente aberto) conduz quando o bit vale 1 (sinal presente); o contato NF (normalmente fechado) conduz quando o bit vale 0 e bloqueia quando vale 1. O NF é a base do desligamento e do intertravamento — um botão de parada usa NF para abrir o caminho ao ser acionado. No simulador, o contato fica verde quando conduz e cinza quando bloqueia.

O que é uma bobina e o que muda no SET e no RESET?

A bobina é a saída do rung: ela escreve um bit de saída (Q) ou de memória (M). A bobina normal segue o rung a cada varredura. A bobina SET liga o bit e o mantém ligado mesmo que o rung abra; a RESET desliga e mantém. Juntas formam uma trava (latch): o bit só muda quando a outra bobina age. No cenário do tanque, a bomba é travada por SET/RESET.

Como funcionam os temporizadores TON e TOF?

O TON (on-delay) só energiza a saída depois de decorrido o tempo de preset com a entrada ligada; se a entrada cair antes, o tempo zera. O TOF (off-delay) liga a saída junto com a entrada e a segura por mais o tempo de preset depois que a entrada cai. No simulador, com T_scan de 100 ms e preset de 500 ms, o TON energiza no quinto scan, e as barras de progresso mostram a contagem ao vivo.

Como funcionam os contadores CTU e CTD?

O CTU (crescente) soma 1 a cada borda de subida do sinal de contagem e energiza a saída quando o valor atual alcança o preset; ele não satura no preset e só zera pelo reset. O CTD (decrescente) parte de um valor carregado e subtrai a cada borda. No cenário da esteira, o sensor gera as bordas, o contador para a esteira em dez peças e só o reset manual reinicia a contagem.

O que é o ciclo de varredura (scan) do CLP?

O CLP repete um ciclo, o scan, milhares de vezes por segundo, em três fases: lê todas as entradas para uma tabela imagem; executa os rungs de cima para baixo e da esquerda para a direita usando essa foto; e escreve as saídas no fim. Isso explica por que um contato lê o bit que uma bobina anterior escreveu no mesmo ciclo, e por que duas bobinas no mesmo endereço são erro. O simulador mostra o número do scan e deixa avançar passo a passo.

Este simulador substitui a programação do CLP e o projeto do painel?

Não. É um sandbox didático para entender a lógica Ladder, o ciclo de varredura e os blocos TON/TOF/CTU/CTD, e treinar cenários antes do equipamento. As cenas são ilustrativas e não representam física de processo nem dimensionamento. A programação validada no hardware, o projeto do painel, o intertravamento real e o laudo da instalação com ART são projeto de engenharia. A Token Engenharia executa automação, programação de CLP e o laudo em todo o Brasil.