GRA1599 SISTEMAS AUTOMATIZADOS NA INDÚSTRIA 4 0 GR3108-212-9 - 202120 ead-17794 02

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SISTEMASSISTEMAS
AUTOMATIZADOS NAAUTOMATIZADOS NA
INDÚSTRIA 4.0INDÚSTRIA 4.0
CONTROLADORES PID E CLPCONTROLADORES PID E CLP
Au to r ( a ) : M e . Pe d ro V i e i ra S o u z a S a n to s
R ev i s o r ( a ) : D a n i e l R . Ta s é Ve l á zq u e z
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Introdução
Olá, estudante! É com prazer que apresentamos a você este material. Vamos dar
início em nosso estudo discutindo como podemos perceber uma gama de
tecnologias avançadas, nas distintas realidades industriais, mas que derivam de
metodologias tradicionais. Uma delas é o controle PID (Proporcional – Integral
– Derivada), uma das estratégias de controle implementadas em diversas
situações, cuja estrutura de controle é simples e de fácil ajuste. No campo
setorial, muitos sistemas de controle que empregam a abordagem PID se
comportam de modo satisfatório e por isso têm várias aplicações no controle
industrial. Outra tecnologia que iremos analisar é o Controlador Lógico
Programável (CLP), de�nido como um tipo particular de computador
direcionado não somente à indústria, mas também para controle de máquinas e
processos em diversas aplicações. Compreender essas abordagens é de
extrema importância para associarmos as funcionalidades dos elementos
inerentes ao controle industrial.
Bons estudos!
Introdução à Lógica
de Controladores PID
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Caro(a) estudante, você sabia que um problema relacionado ao controle tem
como base a determinação de sinais apropriados para poder modi�car (ou não)
o valor de uma variável de natureza manipulada de um determinado processo?
Pense nisso por um instante. O intuito é a obtenção de uma saída desejada.
Para isso, ao fazermos uma medição de uma determinada variável controlada,
estamos comparando o valor veri�cado com o valor esperado.
Segundo Bayer e Araújo (2011, p. 29), “o erro é, então, processado em uma
unidade denominada unidade de controle”. Por outro lado, o processamento,
segundo os autores, é executado por meio de distintos tipos de cálculos
matemáticos (algoritmos) “que determinam a ação de controle e,
consequentemente, os efeitos Corretivos no processo”.
Há diversos controladores dispostos no mercado, cada qual com suas
aplicabilidades e, sobretudo, com suas vantagens em relação à função. Existe,
por exemplo, alguns tipos de ações básicas de controle que podem ser
empregadas de modo isolado ou associados, sendo:
ação liga-desliga (on-off);
ação proporcional (P);
ação integral (I);
ação derivativa (D).
Os controladores do tipo PID são, provavelmente, os tipos de controladores no
ramo industrial mais amplamente empregados. Sistemas de controle industrial
complexos, por exemplo, podem compreender, em sua base, uma rede de
controle cujo bloco de construção de controle principal é um módulo do tipo PID
(JOHNSON; MORADI, 2005).
O PID tem uma longa história de aplicação e sobreviveu às mudanças de
tecnologia da era analógica para a era do sistema de controle digital de forma
bastante satisfatória. Foi o único controlador a ser produzido em massa para o
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mercado de alto volume que existia nas indústrias de processo. Caro(a)
estudante, veri�que os pontos a seguir:
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2. conteúdo do item 2: Eu mi bibendum neque egestas congue quisque
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3. conteúdo do item 3: Eu mi bibendum neque egestas congue quisque
egestas diam in.
Entretanto, deve-se salientar que, em sistemas controlados, o processamento do
erro é realizado por meio de vários tipos de algoritmos que associam uma ação
de controle, cujo objetivo é determinar efeitos corretivos no processo em
atuação (BAYER; ARAÚJO, 2011).
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos 
(Atividade não pontuada) 
Mesmo no caso em que a complexidade do processo exige uma solução de
controle multivariável, por exemplo, uma rede baseada em blocos de
construção de controle PID pode ser frequentemente usada.
JOHNSON, M. A.; MORADI, M. M. PID control: new identi�cation and design
methods. London: Springer, 2005.
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Por que o controle PID é importante? Assinale a alternativa correta.
a) O controle PID continua sendo uma ferramenta de controle
importante por três razões: histórico de sucesso, ampla disponibilidade
e simplicidade de uso.
b) O controle PID continua sendo uma ferramenta de controle
importante por três razões: menor custo, pouca disponibilidade e
simplicidade de uso.
c) O controle PID continua sendo uma ferramenta de controle
importante por três razões: histórico de sucesso, ampla disponibilidade
e complexidade de uso.
d) O controle PID continua sendo uma ferramenta de controle
importante por três razões: facilidade de compra, pouca disponibilidade
e simplicidade de uso.
e) O controle PID continua sendo uma ferramenta de controle
importante por três razões: facilidade de compra, pouca disponibilidade
e complexidade de uso.
Sintonia de
Controladores PID
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Caro(a) estudante, você sabia que na prática operacional os sistemas de
controle são submetidos às ações de distúrbios, como atritos e/ou folgas?
Essas intervenções podem ser indicadas como sinais de entrada no sistema
que interferem diretamente no sistema a ser controlado. Assim, para que
possamos manter o valor da variável de natureza controlada no setpoint, são
empregados alguns algoritmos e/ou ações de controle que atuam sobre o
processo (BAYER; ARAÚJO, 2011; DING et al., 2011).
Segundo Bayer e Araújo (2011, p. 33), em grande parte dos sistemas básicos,
podemos utilizar o controle a partir de uma simples chave liga-desliga. De
acordo com os autores, essa formatação é acionada por meio, por exemplo, de
um dado valor de variável temperatura ou nível de um reservatório. “Nesse tipo
de ação, o controlador compara o sinal de entrada com a realimentação e, se a
saída superar a entrada, desliga o atuador; se a realimentação for menor, liga o
atuador” (BAYER; ARAÚJO, 2011, p. 33).
Esse tipo de controle liga-desliga ou on-off não é um método altamente
so�sticado, e mesmo assim é possível encontrar exemplos de seu uso prático e
diário em todos os lugares, como em eletrodomésticos da nossa casa (fornos,
geladeiras etc.), os quais utilizam esse tipo de controle (CORRIPIO; SMITH,
2008). Da mesma forma, aquecedores de água e condicionadores de ar
encontrados na maioria das residências dependem do controle on-off (WANG;
YANG; CHEN, 2017). Embora não seja so�sticado, o controle on-off desempenha
um importante papel em nossas rotinas.
Como vantagens desse tipo de controlador podemos citar simplicidade de
controle, manuseio operacional e baixo custo. Contudo, uma desvantagem está
na contínua oscilação da saída na interface dos limites de atuação do
controlador, chamada histerese. Logo, essa certa instabilidade é derivada da
falta de uma realimentação do tipo negativa para minimizar seu ganho que, em
tese, é in�nito. Segundo Bayer e Araújo (2011), a oscilação não assegura a
precisão e pode até reduzir a vida útil do controlador e do atuador devido ao
excesso de partidas.
A família de controladores PID é construída a partir de várias combinações dostermos proporcionais, integrais e derivados, conforme necessidade para
atender aos requisitos de desempenho especí�cos. Vamos entender cada fator.
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Ação Proporcional (P)
A ação proporcional de controle pode ser entendida como uma derivação do
modo de controle liga-desliga (on-off). Como parâmetro básico, há as
observações práticas relacionadas à ação liga-desliga; quando uma variável
controlada não está contida na faixa estabelecida do setpoint, ocorre a situação
na qual o controle oscila com um sinal brusco de liga (on) para desliga (off)
(ALVES, 2010). O controle do modo de ação proporcional - P foi desenvolvido
para poder evitar tal oscilação e para gerar uma ação de caráter corretivo que
fosse proporcional ao valor da variação.
Nesse sentido, a ação P tem como características:
reage ao erro corrente;
acelera a resposta;
reduz o erro.
Uma observação importante é que mesmo que a ação P seja capaz de eliminar
as variações no processo do controle do tipo on-off, não é possível extinguir o
erro de offset. Isso ocorre porque após uma submissão a um dado distúrbio no
processo, tem-se uma diferença entre o setpoint e o valor medido. O erro de
natureza offset é percebido quando novas condições de equilíbrio são
observadas, as quais ocorrem logo após a atuação do sinal do controlador
proporcional.
Segundo Bayer e Araújo (2011, p. 42-43), o modo proporcional destaca-se por
sua funcionalidade em eliminar variações no sistema.
A principal vantagem deste controlador é a eliminação das oscilações
provocadas pelo controle liga-desliga devido à correção proporcional
ao desvio. Uma desvantagem é o aparecimento do erro de off-set
sempre que ocorrer variação de carga. Esta ação é especialmente útil
quando grandes variações de carga no processo são improváveis e
podem-se tolerar pequenos erros de off-set. O controlador também é
útil em processos com tempo morto pequeno no qual o ganho do
controle pode ser alto (faixa proporcional pequena) para gerar um
menor erro de off-set. O controle proporcional responde
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imediatamente quando detecta um sinal de erro e daí inicia sua ação
corretiva. É um dos tipos de controle mais fáceis de serem utilizados,
pois requer somente o ajuste do ganho.
De modo ilustrativo, podemos notar um diagrama do controlador habilitado com
o controle proporcional - P, conforme Figura 2.1. Vamos analisá-lo para entender
seu conceito:
Nesse caso, o controlador está con�gurado para que o erro seja multiplicado
pelo ganho proporcional (Kp) e com isso obtém-se a saída do controlador.
Observe que o Kp do PID se comporta como um tipo de ajuste que é sintonizado
para obter o desempenho desejado de um controlador tipo P.
Nessa abordagem tipo P, tem-se um modo de controle cuja vantagem é a
simplicidade para implementação. Além disso, podemos notar que o aumento
do ganho proporcional é capaz de acelerar a resposta, pois, quanto maior o erro,
consequentemente maior será o termo proporcional de compensação. Salienta-
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se, entretanto, que, quando há o aumento do Kp, tem-se uma tendência à
diminuição dos erros em regime permanente (ANGELICO; SCALASSARA;
VARGAS, 2015).
Ação Integral (I)
Considerando o erro de offset da ação tipo proporcional (P), o modo de ação
integral surgiu como proposta para eliminá-lo, isto é, pela atuação sobre o
ajuste do valor do setpoint. Segundo Bayer e Araújo (2011, p. 45), esse modo de
controle “executa automaticamente o reajuste para eliminar o offset. A ação
integral atua no processo ao longo do tempo enquanto a diferença entre o valor
desejado (setpoint) e o valor mensurado persistir”.
Ao contrário do modo proporcional, que faz a correção dos erros de forma
instantânea, o sinal de veri�cação é executado de tal maneira que seja lento
para poder eliminar por completo o offset. Nesse caso, quanto mais tempo o
desvio permanecer, maior também será a saída desse controlador. A ação de
controle integral (I) não é, quando isolada, uma técnica independente de
controle, tendo em vista que ela não pode ser utilizada separada de uma ação de
cunho proporcional (P).
Observando o fato de que a ação (I) não atua de forma independente da ação do
modo P, quando associamos as duas, iremos obter o controlador tipo PI. Nesse
caso, note como o diagrama da Figura 2.2, apresentada a seguir, foi alterado,
exibindo, agora, o modo como o algoritmo é calculado. Vamos analisá-la.
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Uma das vantagens do modo I pode ser veri�cada com a redução de erros
(podendo até eliminar eles) em estado estacionário. Quando associada com o
modo proporcional, a abordagem integral, conforme Angelico, Scalassara e
Vargas (2015, p. 8), “acelera o movimento do processo em direção ao set-point,
eliminando (ou diminuindo) o erro residual que ocorre com controlador
puramente proporcional”.
A ação do modo integral (I) apresenta-se como uma proposta cujo intuito é
eliminar o erro tipo offset (quando em regime permanente). Ademais, a �xação
de um tempo integral longo pode acarretar instabilidade ao processo. Por outro
lado, a adoção de um tempo de natureza integral curto faz com que haja um
retardo em demasia na estabilização.
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Nesse contexto, se o desvio for maior, como derivação haverá também maior
velocidade de correção. Entretanto, como o modo é dependente do tempo, a
resposta comporta-se com velocidade, e é justamente por essa razão que os
desvios longos em pequenos períodos não são corrigidos adequadamente.
Assim, mostra-se a necessidade de associar o modo I à ação P (BAYER;
ARAÚJO, 2011).
Ação Derivativa (D)
Assim como a técnica integral, o modo derivativo (D) não se comporta, quando
isolado, como um modo de controle. Isso se dá pela simples razão de ele não
poder ser utilizado sem a junção ao tipo P. A ação derivativa (D) tem sua
atuação na variável do tipo manipulada e que seja proporcionalmente à
velocidade de variação do desvio.
Nessas circunstâncias, a proposta do modelo é minimizar a velocidade das
oscilações ocorridas na variável controlada, fazendo com que não se eleve e/ou
se abaixe bruscamente. Como características básicas dessa ação, podemos
citar, de acordo com Moritz (2013)
capacidade de antecipar o erro futuro;
REFLITA
Estudante, como podemos ajustar a quantidade de
ação do tipo integral em um PID? Nesse caso, uma
forma indicada é por meio da expressão “minutos
por repetição”. Nesse caso, temos uma medida
que representa a quantidade de tempo que se
gasta para que a ação (I) coincida com a ação
Proporcional (P).
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potencial para aumentar o amortecimento;
melhora a resposta transitória/estabilidade;
capacidade de diminuir o overshoot.
Ademais, tem-se como diretriz básica a indicação de uma correção antecipada
do desvio, ou seja, na ocorrência de uma tendência rápida de aumento no
desvio, o modo D age de modo preventivo, reduzindo o tempo de resposta. Para
Bayer e Araújo (2011, p. 48):
A ação derivativa calcula, a intervalos regulares, a variação do desvio
do processo, somando o valor desta variação à variável manipulada. A
intensidade da ação é ajustada variando-se o intervalo de cálculo da
diferença. Este parâmetro é chamado tempo derivativo ou ganho
derivativo. Quando o tempoderivativo aumenta, a velocidade de
variação da variável controlada é reduzida.
De acordo com Angelico, Scalassara e Vargas (2015), o modo de controle
derivativo está em conformidade com a taxa de variação do erro, isto é, são
dependentes. Isso posto, podemos notar que a associação de controle do tipo
PD é capaz de melhorar o amortecimento, reduzindo ao máximo o sobressinal e
diminuindo o tempo de assentamento. Alguns pontos devem ser destacados,
sobre o PD (ANGELICO; SCALASSARA; VARGAS, 2015), conforme apresentados
a seguir.
O modo PD tem potencial para ampli�car o ruído de alta frequência.
Basicamente, o PD demanda um valor de capacitor relativamente alto.
A ação derivativa pode ser chamada ainda de antecipatória ou ação
preditiva, tendo em vista que a derivada de uma função se atrela à
tendência de variação dessa função.
Quando adicionamos a versão derivativa no controle PID, temos a possibilidade
de obter maiores ganhos dos modos P e I, além da manutenção de um loop
estável, concedendo-lhe uma resposta mais e�caz e com desempenho superior.
O controle D é capaz, ainda, de melhorar a atuação do controlador tendo em
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vista que ela prediz o que ainda está por acontecer. Isso se dá pela
funcionalidade de projetar a taxa atual de variação para o futuro.
Por outro lado, isso signi�ca que o valor atual não está sendo mensurado, mas
um valor de medição futuro. Em outras palavras, a ação D possibilita fazermos
uma correção com antecedência de uma variação que ainda não aconteceu,
chamada supercorreção.
Caro(a), estudante, para compreendermos o conceito de Controladores Lógico
Programáveis (CLP), precisamos abordar um pouco de história. A princípio, o
desenvolvimento dos microprocessadores viabilizou, de certo modo, a
implementação de funções do tipo complexas de controle digital em
equipamentos do setor industrial.
Antes, as funções de sequenciamento, por exemplo, eram executadas em
estruturas chamadas painéis de controle lógico com centenas de relés. Estes
Sistemas Lógicos
Computacionais no
CLP
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eram responsáveis por indicar o acionamento de contadores que intervinham no
modo liga-desliga dos motores dispostos nos sistemas automáticos industriais
(PINTO, 2005).
Logo, a geração do formato de microprocessador tornou viável o
desenvolvimento do que hoje intitula-se Controlador Lógico Programável (CLP).
As primeiras estruturas de CLPs foram desenvolvidas em meados de 1969, pela
empresa Bedford Associates. Segundo Pinto (2005, p. 125), “o seu primeiro CLP
foi projetado como um sistema de controle por computador, especialmente
idealizado para uma divisão da General Motors”.
SAIBA MAIS
Podemos nos questionar: qual a diferença entre
um CLP e um painel de controle lógico? Nesse
caso, simplesmente o que os difere é que, no CLP,
a lógica de controle é realizada por meio de um
programa digital �xado em sua memória. Por outro
lado, o painel de controle lógico utiliza a lógica de
controle executada por meio da abertura e do
fechamento das chaves e relés que estão
�sicamente instalados.
Para saber mais sobre o assunto, acesse:
https://bityli.com/0sXB1
Fonte: Pinto (2005).
https://bityli.com/0sXB1
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Conforme o entendimento sobre o conceito de CLP, podemos compreender que
este é usado, basicamente, para controlar sistemas automatizados em
indústrias. Trata-se de uma das formas mais avançadas e simples de sistemas
de controle que são empregadas nas diversas indústrias mundo afora.
Devemos conhecer a estrutura básica de entradas e saídas em um CLP. Nesse
sentido, para que um controlador desse tipo seja e�caz, isto é, para que possa
controlar de modo adequado um processo especí�co, demanda-se que ele tenha
dispositivos de entrada/saída que sejam compatíveis com as variáveis do
processo e com as demandas de controle �xadas.
Entradas Digitais
A seção da entrada, chamada também de módulo de entrada, comporta-se
como o conjunto de dispositivos como sensores, chaves e muitas outras fontes
de entrada de natureza física. As variáveis físicas, como temperatura, pressão
etc., têm comportamento do tipo analógico (HUDEDMANI et al., 2017).
Apesar disso, a maior parte dos processos é controlada por meio de
informações digitais, oriundas de sensores, chaves de �m de curso,
termostatos, pressostatos etc. Isso faz com que as entradas digitais sejam as
mais comuns e, consequentemente, as mais utilizadas em controles lógicos
programáveis.
Segundo Zancan (2011, p. 23), “as entradas digitais de um CLP estão aptas a
identi�car a presença ou não de um sinal elétrico provindo de um determinado
dispositivo”. Para isso, deve-se observar uma faixa preestabelecida de valores,
para que ocorra o reconhecimento da presença do sinal. Nesse caso, as faixas
de valores de tensão mais empregadas em entradas do tipo digital são 24 Vcc
(Volt em corrente contínua) e 110 Vcc a 220 Vca (Volt em corrente alternada).
Logo, para que a Unidade de Processamento (CPU) possa fazer a interpretação
de modo correto, as informações de origem elétrica (que são depositadas nas
entradas digitais) devem ter conexão direta com os módulos de entrada. Esses
elementos são os responsáveis pela adequação elétrica dos sinais. Com base
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em toda conjuntura temática apresentada, analise a �gura 2.3, que apresenta
uma estrutura desse tipo.
Esse tipo de entrada pode ser caracterizado por receber sinais discretos, isto é,
sinais que têm apenas dois valores: nível alto, representado pelo algarismo 1, e
nível baixo, indicado pelo 0. Em suma, um sinal de cunho discreto pode ser
aplicado por um interruptor que só permite as opções ligado ou desligado
(HUDEDMANI et al., 2017).
Entradas Analógicas
A entrada analógica de um controlador lógico é empregada em processos que
demandam uma atuação mais precisa. Ela identi�ca e atualiza, a cada
varredura, o valor instantâneo da variável de entrada (SABU et al., 2015).
As variáveis de natureza física que são medidas por entradas do tipo analógico
são, por exemplo, a temperatura e pressão. Para essas medidas, são
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empregados elementos especí�cos, como sensores de pressão e termopares,
que são responsáveis pela conversão das variáveis físicas em sinais elétricos
proporcionais (BOLTON, 2006; SABU et al., 2015). Salienta-se que as amplitudes
dos sinais são processadas pelas entradas analógicas contidas no CLP.
Segundo Zancan (2011, p. 24), “os sinais elétricos podem ser de tensão ou
corrente, cuja faixa de valores mais utilizada é, respectivamente, de 0 a 10 Vcc e
4 mA a 20 mA”.
No contexto da formatação estrutural de um CLP, alguns elementos físicos para
visualização dos dados são fundamentais, como:
A Figura 2.4, a seguir, apresenta a estrutura de um módulo de entrada analógica
de tensão. Vamos analisá-la para entender melhor esse conceito.
 Tab 1 Tab 2 Tab 3
Placa IHM (interface homem-máquina)
Pode ser de�nida como uma tela na qual o operador/usuário pode comunicar-se
com o equipamento, lançando diversos comandos.
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As entradas que têm natureza analógica podem ser percebidas por meio do tipo
de sinal que recebem, ou seja, os sinais contínuos no tempo. Esse tipo de
sinalização pode assumir qualquer valorentre o mínimo e o máximo valor de
trabalho da entrada. Em síntese, um sinal analógico pode ser aplicado para
controlar a rotação de um motor. Nessa situação, temos o caso no qual a
tensão aumenta de modo contínuo, conforme nota-se o aumento da rotação do
motor (SABU et al., 2015; HUDEDMANI et al., 2017).
Saídas Digitais
Em razão da simplicidade e de outras características técnicas, as saídas do tipo
digital são as mais empregadas em CLP. Além disso, elas podem registrar
apenas duas situações: acionadas ou não. Quando uma saída digital está
ativada, ela tem atuação similar a uma chave fechada, ou seja, energiza o
dispositivo atuador (BOLTON, 2006).
Por outro lado, em uma situação em que a saída digital não está acionada, esta
con�gura-se como uma chave aberta e desenergiza o dispositivo atuador. De
acordo com Zancan (2011, p. 25), “a comutação das saídas poderá ser à
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transistor ou à relé, aplicando no dispositivo atuador a tensão fornecida à saída,
geralmente 24 Vcc, 127 Vca ou 220 Vca”.
A Figura 2.5, a seguir, representa o esquema de módulo de saída digital à relé.
Em suma, as saídas digitais são representadas pela oferta de apenas dois
valores: nível alto ou nível baixo. Nestas con�gurações, podemos, por exemplo,
ligar lâmpadas, solenoides de eletroválvulas ou, ainda, qualquer aparelho que
demande a alimentação com tensão nominal ou desligada.
Saídas Analógicas
Quando tratamos das saídas de natureza analógica de um CLP, estamos
trabalhando com aquelas que são comumente aplicadas em processos
industriais nos quais demandam um controle mais preciso. Ou seja, deve-se
ajustar o funcionamento dos atuadores às necessidades do processo.
Conforme Zacan (2011, p. 26):
Figura 2.5 - Módulos de saída digital à relé 
Fonte: Zancan (2011, p. 25).
#PraCegoVer: a imagem apresenta um diagrama estruturado de saída digital à relé,
composta DE um diagrama com a CPU à esquerda e a saída à direita.
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Os sinais elétricos das saídas analógicas poderão ser de tensão ou
corrente, cuja faixa de valores mais utilizada é, respectivamente, de 0 a
10 Vcc e 4 mA a 20 mA. Dessa forma, os atuadores receberão das
saídas analógicas sinais elétricos variáveis, não apenas energizando
os equipamentos, mas, principalmente, de�nindo a intensidade de sua
atuação no processo.
Um exemplo de aplicação desse tipo de saída é con�gurado, conforme podemos
veri�car na Figura 2.6:
A representação mostra o caso do módulo de saída analógica de tensão. Nele,
emprega-se um dispositivo conversor de sinal digital para o sinal analógico
(DAC).
Em resumo, as saídas analógicas são entendidas como aquelas que têm
interface e�ciente por meio da qual o controlador pode assumir uma variação
contínua no tempo. Um exemplo de carga que pode ser atrelada a uma saída
desse tipo é o de um motor corrente contínua que tenha oscilação na rotação
conforme muda-se a tensão sobre o induzido.
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Conhecimento
Teste seus Conhecimentos 
(Atividade não pontuada) 
2) Entradas e saídas fazem parte do conjunto estrutural de um Controlador
Lógico Programável (CLP). No caso especí�co desses conjuntos, as entradas
indicam o status do sistema e as saídas controlam o sequenciamento do
processo. As entradas e saídas são de muitos tipos e formas. Logo, isso posto,
sabe-se que um CLP tem, em sua arquitetura, vários terminais de entrada, por
meio dos quais ele interpreta os estados lógicos de sensores e interruptores.
Sobre as entradas analógicas, é correto a�rmar que:
a) Os módulos de entradas analógicas permitem a medição de sinais
em tensão e corrente.
b) Os módulos de entradas analógicas permitem a medição de sinais
analógicos apenas em tensão.
c) Os módulos de entradas analógicas permitem a medição de sinais
analógicos apenas em corrente.
d) Os módulos de entradas analógicas são utilizados para enviar sinais
contínuos para atuadores.
e) Os módulos de entradas analógicas são controlados por meio de
informações digitais.
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Em CLP, devemos entender que as unidades de entrada e de saída fornecem a
interface entre o sistema e o campo exterior, permitindo que as conexões sejam
feitas por meio de canais de entrada e saída e direcionadas para dispositivos de
entrada, como sensores e dispositivos de saída, por exemplo, motores e
solenoides. É ainda por meio da unidade de entrada e saída do CLP que cada
ponto tem um endereço único que pode ser usado pela CPU (BOLTON, 2006).
Vamos compreender como os dispositivos (por exemplo, temporizadores,
contadores e memórias) funcionam em relação aos sistemas sequenciais.
Função Temporizador
No contexto do CLP, tem-se a função temporizador. Essa funcionalidade tem
como objetivo acionar ou desligar uma memória ou, até mesmo, uma saída, de
acordo com um tempo predeterminado. É importante destacar que os
dispositivos desse tipo agregam diversos modos de operação, por exemplo, o
Sistemas
Sequenciais
(Temporizadores,
Contadores e
Memórias) no CLP
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retardo na energização e na desenergização, retardos memorizáveis etc.
(PRUDENTE, 2011).
A seguir, temos a Figura 2.7, que contém a representação de uma função
temporizador (com ladder). Vamos analisá-la:
Temos como exemplo em que o elemento temporizador foi ajustado na função
temporizador com retardo na energização. De acordo com Zancan (2011, p. 44),
“a saída Q1 será acionada um certo tempo após a entrada I1 �car em alto nível,
neste caso 5 segundos. Quando a entrada I1 �car em alto nível, esta ativa o
elemento temporizador T1 (parametrizado no programa para 5 s)”. Logo após
cinco segundos, o contato do temporizador é fechado e aciona a saída Q1.
Na Figura 2.8 está representado o diagrama do temporizador para o caso de
retardo na energização. Vamos analisá-la:
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Observa-se, na �gura 2.8, que quando há a situação na qual o tempo em alto
nível da entrada I1 é menor que o ajustado no temporizador, a saída Q1 não será
acionada. Logo, para que o Q1 tenha seu acionamento ativado, é preciso que a
I1 continue em alto nível por um tempo superior a T. Note que no modo retardo
na energização, quando a entrada for para o baixo nível, Q1 sofrerá o
desacionamento (ZANCAN, 2011).
Função Contador
O objetivo desta função é ativar uma memória ou uma saída logo após uma
dada contagem de eventos. Na Figura 2.9, apresentada a seguir, tem-se a
visualização grá�ca da função e a simbologia do contador em ladder (conforme
norma IEC 1131-3). Vamos analisá-la para entender melhor?
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Note que, na função citada, a entrada I1 recepciona os pulsos oriundos de
chaves externas ou até mesmo sensores, e logo após envia-os para o contador
C1. Nesse exemplo da Figura 2.9, foi programado para que o C1 �xasse quatro
contagens. Na sequência, quando C1 recebe os quatro pulsos, o contato NA do
contador é fechado e aciona a saída Q1 (ZANCAN, 2011). O contador pode
assumir o comportamento do tipo crescente, decrescente ou ambos
(crescente/decrescente), chamando-o de up/down.
Memórias
Conforme a constituição do CLP como um dispositivo, este constitui-se como
ummicroprocessador, com interfaces de entrada e saída, além de um programa
monitor. Mas, sobretudo, há um conjunto de memórias, sendo: a de programa,
do usuário e a memória de dados.
A memória do programa monitor, conforme Zancan (2011, p. 20), responsabiliza-
se pelo funcionamento geral do CLP e atua de modo a gerenciar “todas as
Figura 2.9 - Diagrama da função contador 
Fonte: Zancan (2011, p. 46).
#PraCegoVer: a imagem apresenta um diagrama estruturado da função contador.
Nele, há duas barras verticais nas extremidades direita e esquerda, e é composto por
três linhas horizontais. A primeira identi�cada por I1 e a segunda por I2, conectadas
a um quadrado que representa o contador identi�cado como C1. A terceira linha,
posicionada abaixo, tem conexão com a saída intitulada Q1.
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atividades do CLP. Este programa não pode ser alterado pelo usuário, sendo
armazenado em memórias do tipo PROM, EPROM ou EEPROM, e funciona de
forma semelhante ao sistema operacional dos computadores”. A memória do
usuário armazena o programa arquitetado pelo próprio usuário, e mesmo assim
pode sofrer alterações, o que torna a programação mais adaptável (PRUDENTE,
2011).
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Já a memória de dados objetiva guardar os dados do programa do usuário.
Nesse caso, tem-se, como exemplo, os valores de temporizadores, contadores,
senhas e outros. Em complemento, há ainda a memória tipo imagem das
entradas e saídas. Nessa memória, armazenam-se as informações dos estados
das entradas e saídas do controlador, funcionando como uma padronização na
qual a CPU pode buscar as informações ao longo do processamento do
programa de usuário (PRUDENTE, 2011; ZANCAN, 2011).
praticar
Vamos praticar
Conforme visto ao longo da unidade, diversos elementos podem compor um
CLP. Nesse sentido, para cada funcionalidade e/ou campo de aplicação, haverá
variação nos tipos de atuadores físicos conectados à lógica. Logo,
considerando a diversidade de dispositivos para entradas digitais, identi�que,
no ambiente doméstico, exemplos de interruptor, botoeira, chave �m de curso,
termostato, pressostato ou até mesmo sensores, como o indutivo. Apresente
sua pesquisa em modo de imagens.
Comando da atividade prática: estudante, agora você deverá pesquisar
dispositivos de entrada presentes em casa e apresentá-los em forma de
imagem. Bom trabalho!
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Material
Complementar
F I L M E
Particle Fever
Ano: 2014
Comentário: Entender as relações entre dados de entrada e
saída é extremamente importante no contexto de
programação. O �lme Particle Fever, dirigido por Mark
Levinson, trata da história de um grupo de cientistas que se
destacam quando se organizam para procurar resolver
alguns mistérios do universo. Para isso, eles começam com
os registros documentando os sucessos e contratempos de
uma das descobertas cientí�cas mais importantes e
inspiradoras do planeta.
Para conhecer mais sobre o �lme, acesse o trailer.
TRA I LER
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L I V R O
Controle de processos industriais:
estratégias modernas
Editora: Blucher
Autor: Cláudio Garcia
ISBN: 978-85-212-1417-5
Comentário: A obra de Cláudio Garcia aborda, de modo
e�caz e didático, conhecimentos básicos sobre os
algoritmos de controle aplicáveis em plantas industriais.
Nesse livro, são apresentados os diversos conceitos e as
aplicações de várias técnicas, como controle de razão,
controle por pré-alimentação, PID adaptativo etc. Um
complemento ao �nal da obra mostra a preocupação do
autor em inovar na difusão do conhecimento, apresentando
uma lista de conceitos básicos sobre o controle preditivo
multivariável.
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Conclusão
Prezado(a) estudante, é com grande satisfação que concluímos nosso estudo.
Podemos concluir que um controlador PID pode ser compreendido como um
mecanismo amplamente utilizado em sistemas de controle industrial. Esse tipo de
controle calcula um valor de erro como a diferença entre uma variável de processo
medida e um ponto de ajuste desejado. O controlador minimiza o erro ajustando o
processo por meio do uso da variável manipulada. Alguns sistemas exigem o uso de
apenas uma ou duas ações para fornecer o controle apropriado. Obtém-se de�nindo
os outros parâmetros como zero. Um PID pode ser denominado controlador PI, PD, P
ou I na ausência das respectivas ações de controle.
Nesse sentido, o modo de ação PI é comum, pois a ação derivativa é sensível ao ruído
de medição, enquanto a ausência de um termo integral pode impedir que o sistema
alcance seu valor-alvo devido à ação de controle. Por outro lado, o Controlador Lógico
Programável (CLP) tem sua aplicação direcionada com base na sua estrutura
composta por terminais de entrada, por meio dos quais ele interpreta os estados
lógicos de sensores e interruptores. Ademais, uma das suas funcionalidades é a
emissão de sinais para alimentar solenoides, motores e outros dispositivos que
podem ser usados para controle.
Referências
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23/11/2021 18:15 E-book
https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736611… 34/36
23/11/2021 18:15 E-book
https://anhembi.blackboard.com/webapps/late-course_content_soap-BBLEARN/Controller?ACTION=OPEN_PLAYER&COURSE_ID=_736611… 35/36
23/11/2021 18:15 E-book
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