Engenhariaeletrica_PRONTO

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UNIVERSIDADE DE UBERABA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Engenharia Elétrica – Etapa VIII, 
volume 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
© 2011 by Universidade de Uberaba 
Todos os direitos de publicação e reprodução, em parte ou no todo, reservados para a 
Universidade de Uberaba. 
 
Reitor 
Marcelo Palmério 
 
Pró-Reitora de Ensino Superior 
Inara Barbosa Pena Elias 
 
Pró-Reitor de Logística para Educação a Distância 
Fernando César Marra e Silva 
 
Assessoria Técnica: 
Ymiracy N. Sousa Polak 
 
Produção de Material Didático: 
 Comissão Central de Produção 
 Subcomissão de Produção 
 
Editoração: 
Supervisão de Editoração 
Equipe de Diagramação e Arte 
 
Capa: 
Toninho Cartoon 
 
Edição 
Universidade de Uberaba 
Av. Nenê Sabino, 1801 – Bairro Universitário 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sobre os autores 
 
 
 
Cláudio Turini 
Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal de Uberlândia. Mestre em 
Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia. Atualmente é professor 
da Universidade de Uberaba, campus Uberlândia, ministrando aulas nos cursos de 
Engenharia Elétrica, Engenharia Civil e Engenharia da Computação. 
 
 
 
Marcelo Lucas 
Graduado em Engenharia Elétrica com ênfase em eletrônica e telecomunicações pelo 
instituto Nacional de Telecomunicações (1988), especialista em sistemas de 
telecomunicações pela universidade de Uberaba (2000). Atua como professor em 
diversos cursos da Universidade de Uberaba. 
 
 
 
Rhafael Pansani Godinho 
Formado em Engenharia de Computação, com ênfase em Automação Industrial. 
Trabalha como desenvolvedor de sistemas microcontrolados aplicados à indústria e 
Engenheiro de Computação (Automação Industrial) na Empresa CAS Tecnologia Ltda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
 
 
Apresentação ............................................................................................................................ 5 
 
 
Capítulo 1 – Automação e controladores lógicos programáveis ............................................... 6 
1.1 Evolução histórica da automatização de controle industriais ................................................. 7 
1.2 Tipos de variáveis de processo ............................................................................................. 12 
1.3 Processo contínuo ................................................................................................................. 13 
1.4 Processo discreto .................................................................................................................. 13 
1.5 Sistema de controle ............................................................................................................... 14 
1.6 Áreas de aplicação dos controladores programáveis ........................................................... 20 
1.7 Controlador lógico programável versus painel de relés ........................................................ 21 
1.8 Computador industrial versus controlador programável ....................................................... 21 
1.9 Perspectivas futuras .............................................................................................................. 22 
1.10 Principais elementos em acionamentos elétricos ............................................................... 42 
 
 
 
Capítulo 2 – Elementos de projeto ........................................................................................... 48 
2.1 Introdução.............................................................................................................................. 49 
2.2 Normas Recomendadas ........................................................................................................ 51 
2.3 Elaboração do Projeto ........................................................................................................... 51 
2.4 Concepção do Projeto ........................................................................................................... 52 
2.5 Meio Ambiente ...................................................................................................................... 63 
2.6 Graus de Proteção ................................................................................................................ 67 
2.7 Proteção Contra Riscos de Explosão ................................................................................... 68 
2.8 Diagrama Unifilar ................................................................................................................... 70 
2.9 Simbologia ............................................................................................................................. 79 
2.10 Inspeção Visual e Documentação ....................................................................................... 80 
2.11 Ensaios de Campo em Instalações ..................................................................................... 82 
2.12 Memorial Descritivo ............................................................................................................. 87 
2.13 Tensões Elétricas ................................................................................................................ 88 
 
 
 
Capítulo 3 – Programando o PIC® em Linguagem C ............................................................... 92 
3.1Compilador C.......................................................................................................................... 93 
3.2 Linguagem C (aplicada ao software CCS C ......................................................................... 97 
3.3 Configurando o microcontrolador PIC ................................................................................. 116 
3.4 Compilando programas ....................................................................................................... 118 
3.5 Ferramenta auxiliar para desenvolvimento de projetos ...................................................... 119 
3.6 Gravando programa no microcontrolador ........................................................................... 121 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Apresentação 
 
 
Estamos iniciando a oitava etapa do curso de Engenharia Elétrica na modalidade de 
estudos à distância. Estão previstos para este volume 1, os conteúdos “Controle, 
Automação e Integração de Processos Industriais”, “Eletrotécnica” e “Sistemas, 
instalações e equipamentos eletrônicos e de comunicação”. 
 
Os capítulos abordados serão os seguintes: 
 
 Componente Curricular – Controle, Automação e Integração de Processos 
Industriais: 
 
o Capítulo 1: Automação e controladores lógicos programáveis; 
 
 Componente Curricular – Eletrotécnica: 
 
o Capítulo 2: Elementos de projeto; 
 
 Componente Curricular – Sistemas, instalações e equipamentos eletrônicos e de 
comunicação: 
 
o Capítulo 3: Programando o PIC em linguagem C 
 
 
No primeiro capítulo, Automação e controladores lógicos programáveis, serão 
apresentadas situações-problema contextualizadas envolvidas no projeto de sistemas 
de controle discreto. Será apresentada aplicação dos principais dispositivos utilizados 
na automação, além, de expor o estado da arte em que se encontra tal segmento. 
 
O segundo capítulo, Elementos de projeto, evidencia e organiza os conhecimentos 
necessários que um engenheiro eletricista deve ter e considerar quando na 
implementação de um projeto elétrico, seja ele, industrial, comercial ou residencial. 
Ressalta a importância de se conhecer e seguir as normas relativas a cada 
implementação bem como, realizar os testes finais exigidos pelas normas, antes de 
colocar o projeto em funcionamento. Enfatiza a importância de se colocar o conjunto 
de plantas finais do projeto exatamente da forma como o projeto foi executado. Enfim, 
fornece uma visão geral e abrangente dos elementos essenciais quando na execução 
de um projeto elétrico. 
 
No terceirocapítulo, Programando o PIC em linguagem C, será visto como 
programar um microcontrolador PIC utilizando linguagem C, gravar este programa na 
memória do microcontrolador e principalmente desenvolver um projeto completo. 
Utilizaremos de conceitos básicos de eletrônica como resistores, cristais e outros para 
projetarmos uma solução real de aplicação dos microcontroladores PIC no dia a dia. 
 
Como já é de seu conhecimento, nós, da equipe didático-pedagógica, estamos sempre 
empenhados na produção do material, com a intenção de que os seus objetivos sejam 
integralmente alcançados, esperando de você o envolvimento necessário para o 
sucesso em seus estudos, ampliando, gradativamente, os conhecimentos necessários 
à sua formação de engenheiro eletricista. 
 
Bons estudos! 
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1 
 
 
 
Automação e controladores lógicos programáveis 
 
 
 
Marcelo Lucas 
 
 
Introdução 
 
Por meio dos estudos propostos, esperamos que você compreenda e identifique 
situações-problema contextualizadas, envolvidas no projeto de sistemas de controle 
discreto. Para tanto, sugiro que, ao ler os conteúdos abordados, você faça uma 
síntese das principais dificuldades encontradas no desenvolvimento dessa atividade 
de aprendizagem. Tais dificuldades servirão para uma posterior discussão entre todos 
os envolvidos no processo ensino-aprendizagem, alunos, preceptor, tutor web e 
professores. Sendo assim, este trabalho tem o objetivo de auxiliá-lo no processo de 
construção de conhecimentos teórico-iniciais, necessários para acompanhamento dos 
conteúdos que serão trabalhados. 
 
De modo geral, esperamos que este trabalho contribua de forma significativa para seu 
enriquecimento referente ao conhecimento e aplicação dos principais dispositivos 
utilizados na automação, além de expor o estado da arte em que se encontra tal 
segmento. 
 
 
 
Esquema 
 
- A evolução do controle de processos industriais 
- Processos industriais 
- Processo contínuo 
- Processo discreto 
- Sistema de comando 
- Sistema de controle 
- Controlador lógico programável 
- Áreas de aplicação dos controladores programáveis 
- Computador industrial versus controlador programável 
- Arquitetura dos CLPs 
- Modos de operação de um CLP 
- Dispositivos de entrada: transdutores e sensores 
- Dispositivos de saída: atuadores 
- Principais elementos em acionamentos elétricos 
 
 A evolução do controle de processos industriais 
A competitividade dos mercados mundiais imposta pela globalização tem obrigado as 
empresas a uma constante busca pela melhoria na qualidade e produtividade. Isto 
leva a uma busca incessante por soluções tecnológicas para melhorar 
qualitativamente e quantitativamente os processos produtivos. Para atender a estas 
necessidades de aumento de produtividade, flexibilidade e redução de custos as 
7 
 
organizações estão se reorganizando. Por outro lado, é necessário que os 
equipamentos tenham condições de se adequarem rapidamente às alterações de 
configurações exigidas para produzirem diversos modelos de produtos, com pequenas 
alterações entre si. E, neste contexto, a automação surge como uma das principais 
soluções. 
 
Na atualidade, tornou-se parte da rotina industrial o emprego de máquinas 
automáticas que substituem a força muscular do homem e, ainda, possuem a 
capacidade de decidir e corrigir seus erros. Nesse sentido, podemos afirmar que a 
automação industrial é parte integrante do cotidiano de nossa sociedade. 
 
 
Mas o que vem a ser automação industrial? 
 
 
De forma bem simples, podemos conceituá-la como um conjunto de dispositivos 
eletro/eletrônicos e mecânicos que controlam seu próprio funcionamento, quase sem a 
intervenção humana. 
 
Veja bem, a automação é diferente de mecanização. A mecanização consiste 
simplesmente no uso de máquinas para realizar um trabalho, substituindo assim o 
esforço físico do homem. Já a automação possibilita executar o trabalho por meio de 
máquinas controladas automaticamente. 
 
Quando observamos um processo de fabricação percebemos que este possui um 
fluxo de material, energia ou ambos. O fluxo de material ou energia é manipulado sob 
o comando de um controlador, cujo objetivo é manter a variável de processo em um 
valor desejado; este valor é chamado de ponto de ajuste ou setpoint. 
 
Controlador 
Dispositivo responsável pelo acionamento dos atuadores, segundo uma ação previamente determinada 
pelo usuário do sistema de controle. 
 
 
1.1 Evolução histórica da automatização de controle industriais 
 
A necessidade de controlar um processo fabril é muito antiga. Existe desde a 
revolução industrial quando o homem passou a manufaturar bens para atender as 
suas necessidades. Da manufatura nasce a ideia da sistematização dos 
procedimentos envolvidos na produção de bens e serviços. Surge, então, o conceito 
de processo manufaturado em que os procedimentos são ordenados e podem ser 
agrupadas em etapas ou fases distintas. 
 
A automação só ganhou destaque na sociedade quando o sistema de produção 
agrário e artesanal transformou-se em industrial, a partir da segunda metade do século 
XVIII, inicialmente na Inglaterra. 
 
Os sistemas inteiramente automáticos surgiram no início do século XX. Entretanto, 
bem antes disso foram inventados dispositivos simples e semiautomáticos. 
Inicialmente, a principal característica do processo de manufatura é que o homem era 
o responsável pelo controle e pela execução de todos os procedimentos envolvidos no 
processo. O problema estava na baixa produtividade e na característica da qualidade 
estar fortemente dependente do ser humano. 
 
8 
 
Com o surgimento da máquina a vapor, começa a surgir a ideia de se usar máquinas 
para executar etapas do sistema produtivo. Entretanto, as primeiras máquinas a vapor 
não tinham elementos de controle automático. Eram ainda dependentes do homem 
para o controle de suas ações, mas já representavam um avanço em termos de força 
e velocidade em relação ao ser humano. 
 
Controle automático 
É quando uma parte, ou a totalidade, das funções do operador é realizada por um equipamento sem 
interferência humana. 
 
Com invenção do regulador mecânico para a pressão do vapor (Figura 1), feito por 
James Watt, a máquina passou a ter um uso industrial importante, pois agora a 
pressão do vapor era regulada automaticamente por um dispositivo, podendo a 
máquina assim efetuar um trabalho ou uma etapa de um processo. Surge o processo 
industrial em substituição ao processo de manufatura, em que máquinas realizam 
parte do processo de produção. 
 
 
 
Figura 1: Máquina de vapor de Watt. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Inventor da moderna máquina a vapor, que possibilitou a revolução industrial, James Watt 
foi mundialmente reconhecido quando seu nome foi dado à unidade de potência de energia 
(watt). 
 
James Watt nasceu em Greenock, Escócia, em 19 de janeiro de 1736. Aos 19 anos, foi 
para Londres fazer aprendizado de mecânico especializado na construção de 
instrumentos, mas em menos de um ano regressou à Escócia, por motivos de saúde. Por 
não possuir o certificado de aprendiz, teve dificuldades em montar uma oficina em 
Glasgow. Em 1757, no entanto, conseguiu ser escolhido para fabricar e reparar 
instrumentos matemáticos da Universidade de Glasgow. 
(Fonte: http://pessoal.educacional.com.br/up/50280001/2756140/t1324.asp em 
27/02/2009.) 
 
Saiba mais 
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Entretanto, ainda não existia o controle automático no processo, dado que toda ação 
da máquina dependia da supervisão e atuação do homem. A ideia era fazer com que a 
máquina ganhasse cada vez mais autonomia no processo de fabricação, tal qual o 
ocorreu com o controle do vapor. Ou seja, buscava-se o controle automático de 
processo. Mas o controle de processo usando meramente elementos mecânicos era 
algo difícil de conseguir e o controle automático de processo praticamente não 
avançou muito até o século XX. 
 
Com o advento da eletricidade, surgem os controles elétricose eletrônicos que são 
mais versáteis e dinâmicos que os controles mecânicos. Com o advento dos 
microprocessadores, o comando numérico (CN) evoluiu para o Comando Numérico 
Computadorizado (CNC). 
 
Microprocessador 
Também chamado de processador ou chip. Pastilha geralmente de silício gravada com microcircuitos, 
contendo milhões de transistores. É o "coração" de um computador. 
 
Uma das primeiras máquinas-ferramentas que se conhece é o Torno de abrir roscas, 
inventado em 1568, pelo engenheiro francês Jacques Benson. Mesmo sendo primitivo, 
abria roscas com razoável precisão. A máquina-ferramenta foi aprimorada até a 
concepção do comando numérico (CN). As máquinas comandadas numericamente 
viabilizam a fabricação de peças com geometria complexa por meio do recurso de 
programação eletrônica das sequências de usinagem. 
 
Simultaneamente às máquinas de controle numérico, foram desenvolvidos os robôs, 
que possuem o mesmo princípio de controle das máquinas-ferramentas CNC, mas sua 
estrutura mecânica é bastante diferente. 
 
Nos anos 1950, surge a ideia da computação gráfica interativa: forma de entrada de 
dados por meio de símbolos gráficos com respostas em tempo real. No MIT (Instituto 
Tecnológico de Massachusetts) foram produzidas figuras simples por meio da 
interface de tubo de raios catódicos (idêntico ao tubo de imagem de um televisor) com 
um computador. Em 1959, a GM começou a explorar a computação gráfica no 
processo de fabricação de seus automóveis. 
 
A década de 1960 foi o período mais crítico das pesquisas na área de computação 
gráfica interativa. Naquela época, uma grande inovação tecnológica foi o 
desenvolvimento do sistema sketchpad, que tornou possível criar desenhos e 
alterações de objetos de maneira interativa, utilizando como interface o computador. 
No início dessa década o termo CAD começou a ser utilizado para indicar os sistemas 
gráficos orientados para projetos. 
 
CAD 
Do inglês Computer Aided Design ou “Projeto Auxiliado por Computador”) 
 
 
Condições e características do Estado Regulador 
 
 Uma sociedade nacional ordena em bases capitalistas, isto é, em que as principais 
riquezas sejam produzidas como bens privados dos proprietários dos meios de 
produção, por meio da força de trabalho de outros homens, contratados para produzir 
mercadorias (bens e serviços) e gerar lucros para os proprietários. Ao conjunto dos 
elementos envolvidos nesse processo, e não só às riquezas produzidas, chamamos de 
capital e, aos seus proprietários, que dominam todo o processo, chamamos de 
capitalistas. Trata-se, pois, de uma sociedade desigualmente dividida pela propriedade e 
não apenas pelo trabalho, isto é, dividida entre capital e trabalho. 
 Um Estado que exerça a sua jurisdição política sobre o território e a sociedade de uma 
nação com a finalidade de garantir esta ordem social, especialmente as suas condições 
de existência (capital e trabalho). 
 O desenvolvimento de um forte movimento ético-político contrario a esta ordem social e 
política, marcadas pela luta de classes. 
 O desenvolvimento de teorias e estratégias sociopolíticas reformadoras do capitalismo e 
do Estado. 
 A produção de um excedente econômico crescente e que possa ser socialmente 
redistribuído sem ameaçar a ordem capitalista. 
 
10 
 
Na década de 1970 , as pesquisas desenvolvidas na década anterior começaram a 
dar resultados. Setores governamentais e industriais passaram a reconhecer a 
importância da computação gráfica como forma de aumentar a produtividade. 
Na década de 80, as pesquisas visaram à integração e/ou automatização dos diversos 
elementos de projeto e manufatura com o objetivo de criar a fábrica do futuro. O foco 
das pesquisas foi expandir os sistemas CAD/CAM (Projeto e Manufatura Auxiliados 
por Computador). Nesse período também surgiu o modelamento geométrico 
tridimensional com mais aplicações de engenharia (CAE – Engenharia Auxiliada por 
Computador). Alguns exemplos dessas aplicações são a análise e simulação de 
mecanismos, o projeto e análise de injeção de moldes e a aplicação do método dos 
elementos finitos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
No início de sec. XXI, assistimos o conceito de integração total do ambiente produtivo 
com o uso dos sistemas de comunicação de dados (interconexão de redes 
coorporativas e industriais) e novas técnicas de gerenciamento se disseminar 
rapidamente. O CIM (Manufatura Integrada por Computador) é uma realidade dentro 
de alguns setores, por exemplo, o automobilístico e foi dessa forma que a automação 
dos processos de fabricação adquiriu a dimensão e importância dos dias atuais. 
 
 Processos industriais 
Quando observamos o processo do ponto de vista da produção, normalmente 
podemos defini-lo como sendo o local (físico) onde os materiais e a energia se juntam 
e transformados em um determinado produto. Para os engenheiros de controle, o 
processo pode ser entendido como um conjunto de variáveis que devem ser 
conhecidas e controladas com vários objetivos, dentre eles podemos citar: 
 melhora da qualidade do produto; 
 melhora da produtividade; 
 necessidades de economia do processo; 
 atender a questões ambientais; 
 garantir a proteção do processo; 
 garantir a segurança da planta. 
 
De uma forma geral, podemos dizer que qualquer operação ou conjunto de operações 
que produza um resultado final desejado é considerado como processo. Geralmente, o 
processo consiste na modificação das matérias-primas, colocadas na sua entrada, nos 
produtos finais, obtidos em sua saída, por meio do suprimento de energia, durante um 
determinado período de tempo. 
 
 
CAD/CAE/CAM 
Abreviaturas de computer aided design, engineering, manufacturing. Designam sistemas, 
processos e programas de desenho, engenharia e manufatura (fabricação) auxiliados por 
computador. Para construir um navio, por exemplo, o estaleiro pode ter um programa que 
auxilia nos cálculos de engenharia naval, no desenho (e posteriores modificações) da 
planta do navio e, depois, pode até emitir comandos para o corte de chapas de aço 
conforme as medidas especificadas. A denominação pode se referir apenas ao programa 
como a toda uma estação de trabalho dedicada a essa finalidade. 
Saiba mais 
11 
 
Em princípio, qualquer grandeza física pode ser controlada, isto é, pode ter seu valor 
intencionalmente alterado. Obviamente, há limitações práticas; uma das inevitáveis é a 
restrição da energia de que dispomos para afetar os fenômenos: por exemplo, a 
maioria das variáveis climatológicas pode ser medida, mas não controlada, por causa 
da ordem de grandeza da energia envolvida. 
 
Observamos que grande parte dos sistemas modernos de controle, como os utilizados 
na indústria automobilística, química, papel e celulose, petroquímica, açúcar e etanol 
dentre outras, é extremamente complexa e requer muitos ciclos de realimentação. 
 
Controle por realimentação 
É quando um equipamento, dito automático, age sobre o elemento de controle (atuador), baseando-se em 
informações medida, através de sensores, da variável controlada. 
 
Vamos relembrar alguns conceitos básicos de sistema de controle! 
 
De uma forma geral, cada sistema de controle é composto de cinco elementos básicos 
(ver Figura 2): 
 
 acionamento: provê o sistema de energia para atingir determinado objetivo. É o 
caso dos motores elétricos, pistões hidráulicos etc.; 
 sensoriamento: mede o desempenho do sistema de automação ou uma 
propriedade particular de algum de seus componentes. Exemplos: termopares 
para medição de temperatura e encoders para medição de velocidade; 
 controle ou comando: utiliza a informação dos sensores para regular o 
acionamento. Por exemplo, para manter o nível de água num reservatório, 
usamos um controlador de fluxo que abre ou fecha uma válvula, de acordo com 
o consumo. Mesmo um robô requer um controlador, para acionar o motor elétrico 
que o movimenta; 
 comparador ou elemento de decisão: compara os valores medidos com 
valores preestabelecidose toma a decisão de quando atuar no sistema. Como 
exemplos, podemos citar os termostatos e os programas de computadores; 
 programas: contêm informações de processo e permitem controlar as 
interações entre os diversos componentes. 
 
 
Figura 2: Elementos básicos de um sistema de controle. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Entretanto, a maior parte dos processos industriais envolve mais do que simplesmente 
regular a variável controlada. A exigência de controle significa que alguma variável 
tende a variar de modo contínuo devido a influências externas. Mas, há muitos 
processos na indústria em que não é uma variável que deve ser controlada, mas uma 
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sequência de eventos. Esta sequência de eventos tipicamente leva à produção de 
algum produto por meio de um conjunto de matérias-primas. Por exemplo, no 
processo para fazer torradeiras, existe a entrada de vários metais e plásticos e, com 
saída, temos as torradeiras. 
 
O processo pode ser classificado de quatro formas quando observamos o tempo e o 
tipo de operação envolvido, ou seja: 
 contínuo; 
 batelada; 
 discreto; 
 fabricação de itens. 
 
 
1.2 Tipos de variáveis de processo 
 
As variáveis podem ser definidas como a representação de informações em forma de 
um valor ou uma curva de valores de uma grandeza física. Assim, se a grandeza for a 
corrente elétrica teremos um sinal elétrico, se for a pressão de um fluido temos os 
sinais pneumáticos ou hidráulicos e, se for a luminosidade, teremos um sinal óptico. 
 
As variáveis de processo podem ser classificadas quanto à forma, como as 
informações são representadas. Vejamos esta classificação: 
 
 Sinal analógico 
Sinal analógico é aquele que representa de forma contínua uma determinada faixa de 
valores da grandeza física (Figura 3). 
 
Exemplo: pressão, temperatura, força etc.. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3: Sinal analógico. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
 Sinal digital 
Sinal digital é aquele em que somente dois valores são representados. São 
designados genericamente de 0 e 1 (Figura 4). 
 
Exemplos: Embora as grandezas físicas não correspondam a este comportamento, 
podemos ter algumas situações como a presença ou não de um objeto em 
determinado local, ou um botão pressionado ou não, desligado ou ligado. 
 
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Figura 4: Sinal digital 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
1.3 Processo contínuo 
 
 
O processo é contínuo quando a matéria-prima entra num lado do sistema e o produto 
final sai do outro lado continuamente. Nesta aplicação, o termo continuamente 
significa um período de tempo relativamente longo, medido em horas, em dias e até 
em meses, dependendo do processo. 
 
As paradas totais dos processos se realizam em intervalos de um ano ou mais. O 
processo contínuo pode levar até vários dias para entrar em regime estável e 
permanente de produção. Temos como exemplo a maioria das indústrias 
petroquímicas e siderúrgicas que possuem processos contínuos. 
 
 
1.4 Processo discreto 
 
 
O termo estado discreto expressa que cada evento na sequência pode ser descrito 
pela especificação da condição de todas as unidades de operação do processo. Um 
conjunto particular de condições é descrito como um estado discreto de todo sistema. 
Tais descrições dessas condições são apresentadas com expressões, tais como: 
 válvula A está aberta; 
 válvula B está fechada; 
 esteira C está ligada; 
 chave limite S1 está ligada. 
 
 Sistema de comando e de controle 
Em automação de processos industriais podem ocorrer duas formas básicas: 
sistema de comando e sistema de controle. 
 Sistema de comando 
Consiste num conjunto de elementos interligados em malha aberta, isto é, as 
informações processadas nesses elementos apresentam-se num único sentido, da 
entrada para a saída e o seu diagrama de blocos pode ser visto na 
Figura 5, a seguir. 
 
 
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Figura 5: Diagrama de blocos de típico de um sistema de comando. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
1.5 Sistema de controle 
 
Consiste num sistema de malha fechada, isto é, além do fluxo de informação no 
sentido direto (da entrada para a saída), existe outro no sentido contrário (da saída 
para a entrada), chamada realimentação (Feedback), sendo seu diagrama de blocos 
visto na 
Figura6, a seguir: 
 
 
 
Figura 6: Diagrama de blocos de um sistema de controle realimentado. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
Controlador lógico programável 
 
Mesmo antes do surgimento da eletrônica digital, os projetistas de comando 
elaboravam circuitos digitais como contatos programáveis. O programa era 
armazenado em plugs multipinos e as instruções codificadas por meio de ligações 
elétricas entre os pinos destes plugs. Esses programas eram muito limitados, e, sua 
principal função era a seleção das operações das máquinas e/ou processos. Desta 
forma, além de uma operacionalidade muito baixa, existiam outros problemas: 
 alto consumo de energia; 
 difícil manutenção; 
 modificações de comandos dificultados e onerosos com muitas alterações na 
fiação ocasionando número de horas paradas; 
 além das dificuldades em manter documentação atualizada dos esquemas de 
comando modificado. 
 
Com o aparecimento dos circuitos digitais e microprocessados, o controlador lógico 
programável tem revolucionado os comandos e controles industriais a partir da década 
de 1970. Este equipamento foi batizado nos Estados Unidos como PLC (Programable 
Logic Control), em português CLP (Controlador Lógico Programável) e este termo foi 
registrado pela Allen Bradley (fabricante de CLPs). 
 
 
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Controlador Lógico Programável (CLP) 
Equipamento que realiza o controle sob o comando de um programa aplicativo escrito em linguagem de 
relés e blocos. É composto basicamente de Unidade de Processamento, Memória, e dispositivos de 
entradas e saídas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7: Diagrama ilustrando de forma conceitualmente a aplicação de um PLC. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Os PLCs possuem muitas definições. Porém, podemos dizer que os controladores de 
lógica programáveis, também chamados de controladores programáveis ou PLCs, 
pertencem a família dos computadores de estado sólido e utilizam circuitos integrados 
em vez de dispositivos de eletromecânica para implementar suas funções de 
intertravamento e controle. Eles são capazes de armazenar e executar instruções 
lógicas, sequenciamento, temporização, contagem, processamento aritmético, 
manipulação de dados e comunicação, com o objetivo de controlar máquinas e 
processos industriais. Ou ainda, podemos dizer de forma simples que PLCs (ver 
Figura ) são computadores industriais com arquitetura especialmente projetada, 
composta por uma unidade central de processamento e seus circuitos de interface 
com dispositivos de campo (conexão das entradas e saída com o mundo real). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O CLP possui uma arquitetura modular composta de fonte, CPU e módulos de entrada 
e saída, além de módulos para comunicação em rede. O controlador monitora o 
estado inicial e final dos dispositivos conectados aos terminais de entrada e, de acordo 
com o programa, controla os dispositivos conectados aos terminais de saída. 
 
Devido à evolução tecnológica, tanto de hardware quanto de software aliado a uma 
tendência crescente de apresentarem baixo custo, muita inteligência, facilidade de uso 
e massificação das aplicações, a utilização deste equipamento não será apenas nos 
 
 
Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), PCL é um 
equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações 
industriais. De acordo com a NEMA (National Electrical Manufactures Association), É 
um dispositivo eletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazenar 
internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica, 
sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, controlando, por meio de 
módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos. 
 
Saiba mais 
16 
 
processos, mas tambémnos produtos. Será fácil encontrá-lo em diversos produtos, 
tais como, eletrodomésticos, eletrônicos, residências e veículos. 
 Funcionalidades 
 
Os Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) são equipamentos eletrônicos de 
última geração, utilizados em sistemas de automação flexível. Permitem desenvolver e 
alterar facilmente a lógica para acionamento das saídas em função das entradas. 
Desta forma, pode-se utilizar de inúmeros pontos de entrada de sinal, para controlar 
diversos pontos de saída de sinal (cargas). 
 
As vantagens dos controladores lógicos programáveis em relação aos sistemas 
convencionais são: 
 ocupam menos espaço; 
 requerem menor potência elétrica; 
 podem ser reutilizados; 
 são programáveis, permitindo alterar os parâmetros de controle; 
 possuem maior confiabilidade; 
 de manutenção é mais fácil; 
 oferece maior flexibilidade; 
 permitem interface de comunicação com outros CLPs e computadores de 
controle; 
 permitem maior rapidez na elaboração do projeto do sistema. 
 
 
 
 
Figura 8: Arquitetura básica de um CLP. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
Basicamente, um controlador programável apresenta as seguintes características: 
17 
 
 hardware e/ou dispositivo de controle de fácil e rápida programação ou 
reprogramação, com a mínima interrupção da produção; 
 construção robusta e capacidade de operação em ambiente industrial; 
 sinalizadores de estado e módulos tipo plug-in de fácil manutenção e 
substituição; 
 hardware ocupando espaço reduzido e apresentando baixo consumo de 
energia; 
 possibilidade de monitoração do estado e operação do processo ou sistema, 
através da comunicação com computadores; 
 compatibilidade com diferentes tipos de sinais de entrada e saída; 
 capacidade de alimentar, de forma contínua ou chaveada, cargas que 
consomem correntes de até 2 A; 
 hardware de controle que permite a expansão dos diversos tipos de módulos, 
de acordo com a necessidade; 
 custo de compra e instalação competitivo em relação aos sistemas de controle 
convencionais; 
 projeto modular com possibilidade de expansão da capacidade de memória; 
 conexão com outros CLPs através de rede de comunicação. 
 
 Evolução histórica 
O controlador lógico programável nasceu na indústria automobilística americana no 
final dos anos 1960. O primeiro CLP foi projetado pela divisão Hydromic Division, da 
General Motors Corporation, em 1968, sob a liderança do engenheiro Richard Morley, 
cuja finalidade seria substituir os painéis de relés nos controles dos processos 
baseados em lógicas combinacional/sequêncial das linhas de montagem nas 
indústrias de manufatura, principalmente automobilística. Foram progressivamente 
adotados pelas indústrias de processos devido a grande dificuldade que havia para 
mudar a lógica de controle de painéis de comando ao se alterar a linha da montagem. 
Essas mudanças exigiam muito tempo e dinheiro. 
 
Vejamos o que foi feito para resolver esta dificuldade! 
 
Foi preparada uma especificação das necessidades existentes em muitas aplicações 
baseadas nos circuitos a relés, tanto da indústria automobilística como de toda a 
indústria de manufatura. Nascia, assim, um equipamento bastante versátil e de fácil 
utilização, que vem se aprimorando constantemente, diversificando cada vez mais os 
setores industriais e suas aplicações, o que justifica hoje um mercado mundial 
estimado em 4 bilhões de dólares anuais. 
 
Desde seu aparecimento até hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lógicos. Esta 
evolução está ligada diretamente ao desenvolvimento tecnológico da informática, 
principalmente em termos de software e de hardware. 
 
Hardware 
Componentes físicos 
Software 
Programas de computador. Em nosso contexto, é igual ao programa de controle 
 
Os primeiros CLPs tinham pouca capacidade e suas aplicações se limitavam a 
máquinas e processos que requeriam operações repetitivas. A partir de 1970, com o 
advento das unidades de processamento ou processador, esses equipamentos 
começaram a ser programados. 
 
18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Inovações no hardware e software adicionaram maior flexibilidade aos CLPs por 
meio do aumento da capacidade de memória, entradas/saídas remotas, controle 
analógico e de posicionamento, comunicação etc. A expansão de memória fez com 
que os controladores não ficassem mais restritos à lógica e sequenciamento, mas 
aquisição e manipulação de dados. 
 
Muitos avanços têm ocorrido na tecnologia dos CLPs e consequentemente versões 
cada vez mais aperfeiçoadas têm surgido no mercado, tanto em hardware como em 
software. Alguns desses avanços mais recentes no hardware dos CLPs estão listados, 
a seguir: 
• obtenção de tempos de scan cada vez menores, processamento mais rápido, 
com a utilização de novos microprocessadores; 
• surgimento de CLPs pequeno e de baixo custo que pode substituir vários relés 
eletromecânicos; 
• desenvolvimento de sistemas de I/O de alta densidade possibilita interfaces 
menores e de baixo custo; 
• desenvolvimento de interfaces de I/O Inteligentes, baseadas em 
microprocessadores que ampliam o processamento distribuído. Interfaces 
típicas incluem PID, rede, CANbus, fieldbus, comunicação serial, controle de 
posição, computador host e linguagens modulares como, por exemplo, a 
linguagem BASIC e Pascal; 
• desenvolvimento de interfaces especiais que permitem conectar alguns 
dispositivos (incluindo termopares, células de carga, e entradas de resposta 
rápida) diretamente ao controlador; 
• avanços das IHMs melhorando a interface do operador; 
• e documentação agora é parte integrante do sistema. 
 
 
Por outro lado, todo este avanço provocou um aumento no custo do hardware desses 
dispositivos e deu origem ao conceito de família de controladores. Estas famílias 
consistem em linhas de produto que vão desde controladores de pequeno porte 
(microcontroladores) com poucos pontos de I/O (cerca de 32 pontos), até CLPs de 
grande porte (cerca de 8000 pontos de I/O e vários kB de memória). Os membros da 
mesma família usam sistemas de I/O comuns, periféricos programáveis e podem 
conectar-se via rede de comunicação. Veja que o conceito de família é um importante 
redutor de custos para os projetistas de sistemas automatizados. 
 
 
Acompanhando os avanços de hardware, o software também evoluiu muito. Vejamos 
esta evolução nos CLPs: 
 incorporação de ferramentas de programação orientada a objeto e a criação de 
várias linguagens de programação (padrão IEC 1131-3); 
 incorporação de instruções poderosas aos CLPs de pequeno porte estendendo 
assim a área de aplicação deste controladores; 
 utilização de linguagens de alto nível, como BASIC e C, em alguns módulos de 
famílias de controladores possibilitando maior flexibilidade de programação na 
comunicação com dispositivos periféricos e manipulação de dados; 
 
Neste contexto, as alterações em programas não implicavam mais em modificações nos 
circuitos e fiações, mas sim na mudança de dados contidos em elementos de 
armazenamento (memórias). 
Importante! 
19 
 
 implementação de instruções avançadas na forma de blocos funcionais 
acrescentadas ao conjunto de instruções ladder com objetivo de aumentar a 
capacidade de processamento através de programação simples com 
comandos ladder; 
 ampliação do sistema de diagnósticos que, além de verificar o mau 
funcionamento do controlador, executa também o diagnóstico (avaliação 
falhas e mau funcionamento) do processo; 
 inserção de cálculo com flutuante-ponto. Isso tornou possível a execução de 
cálculos complexos em aplicações de controle que requerem calibração e 
balanceamento e computação estatística; 
 simplificação e melhoria das instruções de manutenção e manipulação de 
dados necessárias em aplicações de controle avançado e aquisição de dados 
onde ocorre armazenamento, busca e recuperação de grandes volumes de 
dados. 
 
Lógica Ladder 
Linguagem de programação mais utilizada em PLCs para controlar processos industriais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quantoà tecnologia envolvida na programação desses dispositivos, no início não 
havia nenhuma padronização sobre o funcionamento ou linguagens de programação 
entre os fabricantes, apesar da grande maioria utilizar as mesmas normas 
construtivas. Porém, pelo menos em relação ao software aplicativo, os controladores 
programáveis podem se tornar compatíveis entre si com a adoção da norma IEC 
1131-3. Esta norma prevê a padronização da linguagem de programação e sua 
portabilidade. Recentemente, está sendo incorporada pelos controladores 
programáveis a tecnologia fieldbus (barramento de campo) como barramento de 
campo, que surge como uma proposta de padronização de sinais no nível de 
chão-de-fábrica. 
 
A proposta do barramento de campo é diminuir sensivelmente o número de 
condutores usados para interligar os sistemas de controle aos sensores e atuadores, 
além de distribuir a inteligência por todo processo. 
 
Atuador 
Dispositivo responsável por agir na variável manipulada do processo ao qual está se aplicando a 
automação. Podem ser magnéticos, hidráulicos, pneumáticos, elétricos, ou de acionamento misto. 
 
Sensor 
Dispositivo utilizado para converter uma grandeza física em outra grandeza física mensurável. São 
utilizados nas máquinas (equipamentos) para monitorar e indicar as condições do processo. 
 
Os atuais CLPs já podem ser considerados sistemas de controle maduros, que 
oferecem uma capacidade de processamento muito maior do que seu projeto original. 
Eles possuem capacidade comunicação com outros sistemas de controle fornecendo 
relatórios de produção, diagnóstico de falhas (controlador e processo) dentre outras 
facilidade. Estas características fizeram com que os CLPs contribuíssem de forma 
 
No início, o processamento era realizado utilizando-se de componentes discretos; no entanto, 
com a evolução da microinformática, sobreveio um grande salto tecnológico através da 
utilização de microprocessadores e microcontroladores de última geração, técnicas de 
processamento paralelo, inteligência artificial, redes de comunicação, fieldbus etc. 
Sintetizando... 
20 
 
significativa para atender às atuais necessidades de melhoria na qualidade e aumento 
de produtividade da empresas. Apesar da sofisticação dos CLPs, eles ainda detêm a 
simplicidade e a facilidade de operação proposta em seu projeto original. 
 
Vejamos no Quadro 1, a seguir, a evolução das aplicações dos CLPs: 
 
Quadro 1: Evolução das aplicações dos CLPs. 
Evolução das aplicações dos CLPs 
1969 a 1971 Substituir a lógica via relés 
1971 a 1976 
Substituir contadores e temporizadores 
Operações aritméticas 
Impressão de documentação/relatórios 
Controle em malha fechada (PID) 
1976 a 1981 
Comunicação entre CLPs 
Controle de posicionamento 
1981 a 1985 
Redes com periféricos 
Unidades Remotas Redundância de CPUs 
1985 a atual 
Interface Homem-Máquina (IHM) 
Sistemas de supervisão 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
1.6 Áreas de aplicação dos controladores programáveis 
 
 
Aplicação em quase todos os setores industriais envolvendo: 
 controle de processos; 
 automação da manufatura; 
 integração de sistemas de automatização; 
 linhas de fabricação e montagem; 
 automação predial; 
 controle de subestações de energia. 
 
 
Funções: 
 controle: PID industrial; 
 sequenciamento: definição da sequência de operações em linhas de fabricação 
e montagem; 
 intertravamento: uma ação y só pode ser executada se a ação x foi concluída; 
 supervisão/monitoração: visualização do andamento do processo, intervenção 
do operador. 
 
 
 
 
 
21 
 
Aplicações usuais: 
 máquinas-ferramenta: intertravamento e sequenciamento das operações; 
controle de posição dos eixos, torque, velocidade de avanço, aceleração e 
outras; 
 controlador PID: controle de posição, rotação, velocidade, temperatura, 
pressão, vazão, força, potência e outras; 
 sequenciamento/intertravamento: linhas de produção e montagem 
automatizadas. 
 
 
1.7 Controlador lógico programável versus painel de relés 
 
 
CLPs ou painéis de relés? 
 
 
No início, provavelmente, esta foi a principal questão a ser respondida pelos 
engenheiros de sistemas, controle, projetistas etc. De um modo geral, podemos 
afirmar que o aumento da qualidade e produtividade aliada à redução de curtos não 
pode ser alcançado sem a utilização de equipamento eletrônico no controle de 
processos. Com o crescente desenvolvimento de novos produtos e aumento da 
competição entre os fabricantes, o custo do CLP tem caído de forma significativa, a 
ponto de que a comparação entre CLP e painel de relé, no ponto de vista de custo, 
não ser mais adequada. A aplicabilidade ou não dos CLPs deve, agora, ser avaliada 
observando outros fatores. 
 
Os requisitos listados a seguir, seguramente, levam à escolha do CLP em detrimento 
dos relés: 
 necessidade de flexibilidade de mudanças na lógica de controle; 
 necessidade de alta confiabilidade; 
 espaço físico disponível pequeno; 
 expansão de entradas e saídas; 
 modificação rápida; 
 lógicas similares em várias máquinas; 
 comunicação com computadores em níveis superiores. 
 
Ainda que os sistemas eletromecânicos, em pequenas e até médias aplicações, possa 
apresentar um menor custo inicialmente, esta vantagem poderá desaparecer 
totalmente se considerarmos a relação custo/benefício proporcionada pelo CLP ao 
longo do tempo. 
 
A implementação da lógica utilizando relés dificulta a manutenção e diminui a 
flexibilidade com relação a mudanças no sistema. A lógica é realizada por fios e 
qualquer modificação nessa lógica exige uma conexão adequada dos fios, envolvendo 
operações com os contatos NA e NF dos relés. 
 
 
1.8 Computador industrial versus controlador programável 
 
 
A arquitetura de um CLP é fundamentalmente a mesma que um computador de uso 
geral. Entretanto, existem algumas características importantes que diferem o CLP dos 
computadores. Podemos dizer que todos os CLPs são computadores por definição, 
mas nem todos os computadores são CLPs. 
 
22 
 
 
 
 
 
 
 
No Quadro 2, a seguir, temos uma comparação entre PCs industriais e CLPs nos 
quais podem ser vistos os pontos fortes e os pontos fracos dos computadores 
industriais. 
 
Quadro 2: Comparação do Microcomputador Industrial com CLPs. 
Pontos fortes do PC industrial Pontos fracos do PC industrial 
Interface Gráfica Confiabilidade do Sistema Operacional 
Tempo de Programação Confiabilidade do Microcomputador 
Não utilizar Hardware Proprietário Velocidade de Atualização de I/O (Rack) 
Arquitetura Aberta Eventuais Bugs de Software 
Várias Linguagens de Programação 
 
Facilidade de efetuar cálculos complexos 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Os CLPs foram especificamente projetados para operar em ambientes industriais. Um 
CLP pode atuar em áreas com quantidades substanciais de ruídos elétricos, 
interferências eletromagnéticas, vibrações mecânicas, temperaturas elevadas e 
condições de umidade adversas. Uma especificação típica de CLP inclui temperaturas 
na faixa de 0 a 60 ºC e umidade relativa de 5 a 95 %. A segunda distinção dos CLP´s 
é que o hardware e o software foram projetados para serem operados por técnicos 
não especializados (nível exigido para a manutenção e operação de computadores). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O software residente, desenvolvido pelo fabricante, e que determina o modo de 
funcionamento do controlador também caracteriza uma diferença fundamental. Este 
software realiza funções de acesso ao hardware, diagnósticos, comunicações e 
determina o funcionamento do controlador em um modo de operação dedicado (ciclo 
de varredura) e totalmente transparente ao usuário. 
 
 
1.9 Perspectivas futuras 
 
No futuro, os CLPs dependerão não somente do desenvolvimento de novos produtos, 
mas também da capacidade de interconexão com outros sistemas de controle e 
gestão de fábrica. Não há nenhuma dúvida que os CLPs terão um papel significativo 
na concepção da fábrica do futuro. Atualmente, os CLPs já estão sendo integrados,através das redes de comunicação, a sistemas CIM, CNCs, robôs, sistemas 
CAD/CAM, computador pessoal, sistemas de gestão da informação dentre outros. 
 
A diferença está nos métodos de programação, operação, considerações ambientais e 
manutenção. 
Parada obrigatória 
 
Usualmente, a manutenção é feita pela simples troca de módulos e existem softwares que 
auxiliam na localização de defeitos. As interfaces de hardware para conexão dos dispositivos 
de campo estão prontas para uso e são facilmente intercambiáveis (estrutura modular). A 
programação é geralmente feita em uma linguagem parecida com os diagramas de relés. 
Importante! 
23 
 
 
Novos avanços tornarão as interfaces com o operador mais amigáveis, por exemplo, 
IHMs e GUIs com módulos de voz. Novas interfaces que permitam a comunicação 
com outros equipamentos, tanto hardware quanto software, e que suportem técnicas 
de inteligência artificial, tais como, sistemas de I/O com lógica fuzzy, têm sido 
desenvolvidas e novas instruções têm sido criadas com o objetivo de aumentar a 
inteligência dos sistemas de controle, por exemplo, instruções com capacidade de 
aprendizado e tomada de decisão utilizando base de conhecimento. 
 
Avanço na tecnologia de informação possibilitará melhores conexões entre os diversos 
tipos de equipamento através da padronização da comunicação por meio do uso 
redes. 
 
A utilização dos conceitos de sistemas flexíveis de manufatura (FMS) determinará a 
filosofia de controle do futuro. As estratégias de controle terão sua inteligência 
distribuída em vez de centralizada. Os super CLPs serão utilizados em aplicações que 
necessitem de cálculos complexos, comunicação em rede e supervisão de CLPs de 
pequeno porte e processos. 
 
 
Arquitetura dos CLPs 
 
O CLP é um equipamento de estado sólido que pode ser programado para executar 
tarefas que controlam dispositivos, máquinas e operações de processos, por meio da 
implementação de funções específicas como lógica de controle, sequenciamento, 
controle de tempo, operações aritméticas, controle estatístico, controle de malha, 
transmissão de dados. 
 
Transmissor 
Dispositivo que condiciona o sinal recebido de um transdutor, colocando numa forma satisfatória, para ser 
enviado a outro ponto com menor perda possível da informação. 
 
Os CLPs são projetados e construídos para operarem em ambientes severos, portanto 
devem resistir a altas temperaturas, ruídos elétricos, poluição atmosférica, ambientes 
únicos. Sua capacidade quanto ao número de entradas e saídas, memória, conjunto 
de instruções, velocidade de processamento, conectividade, flexibilidade, IHM, varia 
conforme o fabricante e modelo. 
 
A figura 9, a seguir, ilustra a arquitetura básica de um CLP genérico composto de 
CPU, memória, cartões de entrada e de saída, interface homem/máquina, fonte e 
canal de comunicação, controlando uma planta industrial genérica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9: Arquitetura básica de um controlador lógico programável. 
Fonte: Acervo do autor. 
24 
 
 
 
Processador 
É responsável pelo gerenciamento e funcionamento total do sistema, tais como: 
• controle dos barramentos de endereços, dados e controle; 
• processamento dos programas (firmware e aplicação do usuário); 
• varredura das entradas e saídas; 
• programação de memórias externas; 
• verifica a integridade de todo o sistema (diagnóstico): watch-dog, bateria, 
checksum; 
• troca de dados com as interfaces de comunicação: implementação de diversos 
tipos de protocolos; 
• modo de operação: em execução (run) e parado (stop); 
 
 
Em geral, as características mais comuns dos processadores são: 
 microprocessadores ou microcontroladores de 8 ou 16 bits (INTEL 80xx, 
MOTOROLA 68xx, PIC 16xx); 
 endereçamento de memória de até 1 MByte; 
 velocidades de CLOCK, variando de 4 a 30 Mhz; 
 manipulação de dados decimais, octais e hexadecimais. 
 
Protocolo 
Regras de procedimentos e formatos convencionais que, mediante sinais de controle, permitem o 
estabelecimento de uma conexão com transmissão de dados e a recuperação de erros entre 
equipamentos. 
 
Cartões de entradas 
Também chamados de módulos de entrada, são responsáveis pela interface entre os 
sensores localizados no campo e a lógica de controle do CLP. Estes módulos são 
constituídos de cartões eletrônicos, cada qual com capacidade para receber em certo 
número de variáveis. 
Há uma variedade muito grande de cartões para atender às mais variadas aplicações 
existentes nos ambientes industriais. Entretanto, os dispositivos que determinam forma 
do sinal a ser lida pelos cartões de entrada são do tipo: 
 
 
Elemento discreto 
 
Trabalha com dois níveis definidos. Recebem sinais dos sensores (tensões usuais de 
comando – 24VCC,110/220 VCA), que passam por um condicionamento elétrico e são 
convertidos para sinais digitais nível TTL, geralmente, e enviados para a CPU em 
termos de níveis lógicos 0 e 1 (ver Figuras 10 e 11). 
 
 
 
Figura 10: Cartão de entrada discreta. 
Fonte: Acervo do autor. 
25 
 
 
 
 
 
Figura 11: (a) Entradas digitais com fonte externa e (b) Sensor capacitivo, indutivo, óptico, indutivo 
magnético ou saída à transistor com alimentação de 8 a 30 VCC 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
 
Elemento analógico 
 
Trabalha dentro de uma faixa de valores. Recebem sinais dos sensores, usualmente 4 
a 20 mA, passa por conversores A/D, são transformados em sinais digitais e enviados 
para a CPU norma de uma sequência de bits (8 bits, 16 bits, 32 bits dependendo do 
processador) (ver figura12 e 13). 
 
 
 
Figura 12: Entrada analógica em corrente. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
26 
 
 
 
Figura 13: Cartão de entrada analógica. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Unidade de leitura de temperatura 
A maioria dos fabricantes de CLPs implementam, em seus dispositivos, módulos 
específicos para leitura de temperatura em que o transdutor utilizado é do tipo PT100 
ou Termopar. A operação desta interface é similar à entrada analógica com exceção 
de que os sinais dos termopares são de pequena amplitude. Estes sinais de pequena 
amplitude são filtrados, amplificados e digitalizados por um conversor, e então 
enviados para o processador e disponibilizados para a utilização no programa de 
usuário. 
 
 
Tratamento de sinal de entrada 
Em função da diversidade de sinais que podem ser lidos pelo CLP, faz-se necessário 
o condicionamento desses sinais conforme suas características elétricas, isto é, um 
cartão de entrada discreta que recebe sinal alternado, difere-se do tratamento de um 
cartão digital que recebe sinal contínuo e assim nos demais tipos de sinais. 
Na Figura 14, a seguir, é mostrado um diagrama onde estão inseridos os principais 
componentes de um cartão de entrada discreta de tensão AC, onde: 
 B.C. (Bornes de conexão): permite a interligação entre o sensor e o cartão, 
geralmente se utiliza sistema “plug-in”; 
 C.C. (Conversor e Condicionador): converte em DC o sinal AC, e rebaixa o 
nível de tensão até atingir valores compatíveis com o restante do circuito; 
 I.E. (Indicador de Estado): proporcionar indicação visual do estado funcional 
das entradas; 
 I.El. (Isolação Elétrica): proporcionar isolação elétrica entre os sinais vindos e 
que serão entregues ao processador; 
 I.M. (Interface/Multiplexação): informar ao processador o estado de cada 
variável de entrada. 
 
 
 
 
Figura 14: Tratamento do sinal de entrada discreta. 
Fonte: Acervo do autor. 
27 
 
 
 
Cartões de saída 
Também chamados de módulos de saída, têm como função fazer o interfaceamento 
entre o CLP e os elementos atuadores, os sinais digitais, provenientes da CPU, 
passam por um condicionamento elétrico e são convertidos para sinais elétricos, 
pneumáticos. (dependendo do tipo de cartão). 
 
Estes módulos são constituídos de cartões eletrônicos, com capacidade de enviar 
sinal para os atuadores, resultante do processamento da lógica de controle. Os 
cartões de saída irão atuar basicamentedois tipos: 
 
Atuadores discretos: Pode assumir dois estados definidos. Dependendo do tipo de 
elemento de comando (corrente das saídas), temos as seguintes saídas (ver Figura 
15): 
 
 
 
Figura 15: Cartão de saída discreta. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 saída a TRANSÍSTOR que possibilita comutações mais rápidas, mas sendo 
somente aplicada à cargas de tensão contínua; 
 saída a TRIAC, possui maior vida útil que o tipo a contato seco, mas só pode 
acionar cargas de tensão alternada; 
 saída a CONTATO SECO possibilita o acionamento de cargas alimentadas por 
tensão contínua e alternada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A seguir, podemos visualizar os diagramas de ligação para alguns tipos de cartão. 
 
Observe que a ligação dos cartões de saída é relativamente simples, depende apenas do 
tipo do cartão escolhido. 
Importante! 
28 
 
 
Figura 16: (a) Saídas digitais independentes e (b) Saídas digitais com ponto comum. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
Atuadores analógicos: Trabalham dentro de uma faixa de valores. 
A saída analógica em corrente ou tensão é aplicada diretamente no dispositivo em 
questão, conforme pode ser visto na figura 17, a seguir. 
 
 
Figura 17: (a) Cartão de saída analógica e (b) Esquema de ligação com posicionadores e atuadores. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Tratamento de sinal de saída 
Existe uma diversidade de cartões de saída que se adaptam à grande variedade de 
atuadores existentes. Portanto, o sinal de saída produzido conforme a lógica de 
controle deve ser condicionado para atender o tipo acionamento do atuador. 
 
Na Figura 18, a seguir, é mostrado um diagrama onde estão inseridos os principais 
componentes de um cartão de saída discreta de corrente CC: 
 I.M. (Interface/Multiplexação): interpreta os sinais vindos da UCP através do 
barramento de dados, para os pontos de saída, correspondente a cada cartão; 
 M.S. (Memorizador de Sinal): armazena os sinais que já foram multiplexados 
pelo bloco anterior; 
 I.E. (Isolação Elétrica): proporciona isolação elétrica entre os sinais vindos do 
processador e os dispositivos de campo; 
 E.S. (Estágio de Saída): transforma os sinais lógicos de baixa potência em 
sinais capazes de operar os diversos tipos de dispositivos de campo; 
 B.L. (Bornes de Ligação): permite a ligação entre o cartão e o elemento 
atuador, e utiliza também o sistema “plug-in”. 
29 
 
 
 
Figura 28: Estrutura de registro. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Memórias 
O sistema de memória é responsável por armazenar todas as instruções e os dados 
necessários para executá-las. É de vital importância no processamento de um CLP. 
 
Existem diferentes tipos de sistemas de memória e a escolha do tipo de memória 
depende do tipo de informação armazenada e da forma como a informação será 
processada pela CPU. De forma bem simples, a memória do CLP pode ser vista como 
uma matriz bidimensional de células unitárias de armazenamento, cada uma das quais 
armazena uma única informação na forma de “1” ou “0”. Um bit é, então, a menor 
unidade de estrutura de memória. 
 
Vamos compreendê-lo! 
 
O bit é considerado ON se a informação armazenada é 1 e OFF se a informação 
armazenada é zero. Portanto, um bit é suficiente para armazenar o estado de chaves, 
botoeiras, fim de cursos, motores e outros dispositivos externos que podem ser 
conectados ao CLP. Às vezes, é necessário que o CLP manuseie mais do que um bit. 
Por exemplo, é muito mais eficiente manipular um grupo de bits quando se deseja 
transferir dados para ou da memória. Um grupo de 8 bits manipulado simultaneamente 
é chamado de byte, e um grupo de 16 bits é chamado de word. A Figura 19 ilustra os 
conceitos abordados. 
 
 
 
Figura 19: Tratamento do sinal de saída discreta. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Bit 
Menor unidade de informação. 
 
Byte 
Unidade de informação composta por oito bits. 
 
Word 
Unidade de informação composta por 16 bits ou 2 Bytes. 
 
 
Organização da memória 
Basicamente, o sistema de memória é dividido em três partes: memória do sistema; 
tabela de dados e memória da aplicação. 
 
30 
 
Os dados armazenados na memória são chamados palavras de memória, que são 
formadas sempre com o mesmo número de bits. A capacidade de memória do CLP é 
definida em função do número de palavras de memória previstas para o sistema. 
 
Memória do sistema 
A memória do sistema tem como objetivo o armazenamento do firmware (sistema 
operacional) responsável por todo funcionamento do CLP. O firmware é um conjunto 
de programas armazenados permanentemente na memória do controlador com a 
finalidade de controlar e supervisionar as atividades do sistema, tais como: controle do 
ciclo de varredura; comunicação como os dispositivos periféricos; diagnósticos etc. 
 
Tabela de dados 
A tabela de dados é uma memória do tipo RAM e utilizada para armazenar qualquer 
dado associado com o controle do sistema, tais como: 
 estados das entradas e saídas conectadas ao controlador programável; 
 estados internos; 
 valores preset de contadores e temporizadores. 
 
Preset 
Valor definido, setpoint. Exemplos de preset: tempo pré-definido no temporizador/contador. 
 
 
Ela também define o endereçamento dos diversos tipos de dados que o controlador 
pode acessar e manipular. A estrutura da memória que define a tabela de dados pode 
ser da seguinte forma: 
 estados: informações do tipo ON/OFF representado por 1s e 0s; 
 bobinas internas: que representam saídas que não estão disponíveis 
externamente no CLP, e, portanto, não podem acionar dispositivos conectados 
aos cartões de saída; 
 números ou códigos: informações representadas por um grupo de bits (byte 
ou word). 
 
Vejamos, a seguir, a divisão da tabela de dados: 
 Tabela Imagem das entradas – TIE (bit) 
A tabela imagem das entradas armazena o estado das entradas discretas do CLP. 
Isto significa que para cada entrada discreta existe um bit correspondente na 
tabela imagem das entradas. Se a entrada estiver energizada (ON), o bit 
correspondente na tabela imagem é 1. Se a entrada estiver desenergizada (OFF), 
o bit correspondente na tabela imagem será 0. Durante o início do ciclo de 
varredura, a tabela imagem das entradas é atualizada para refletir o estado 
corrente do dispositivo. 
 Tabela Imagem das saídas – TIS (bit) 
A tabela imagem das saídas armazena o estado das saídas externas conectadas 
ao CP. Durante a execução do programa do usuário, quando o processador 
interpreta e executa a lógica programada, esta tabela imagem é atualizada. De 
forma similar, para cada ponto de saída externo ao CP deve existir um ponto 
correspondente nesta tabela imagem. 
31 
 
 Bobinas internas (bit) 
Bobinas internas, também chamadas de bobinas lógicas ou saídas internas, têm o 
objetivo de fazer os intertravamentos e armazenamentos de estados lógicos 
internos no programa do usuário. 
Diferentemente das saídas externas, as bobinas internas não possuem um ponto 
físico correspondente no sistema de saídas do CLP. 
 Registros (byte ou palavra) 
Os registros são posições de memórias destinadas a armazenar informações 
quantitativas. Podem ser utilizados para armazenar valores preset de contadores e 
temporizadores, bem como de qualquer dado numérico manipulado pelo CLP. 
 
Registro 
Informações representadas por um grupo de bits (word), ou Seja, são posições de memória destinadas a 
armazenar informações Quantitativas. Exemplos de registros: entradas e saídas analógicas, canais de 
leitura de temperatura, valores de setpoint de contadores e temporizadores, assim como qualquer outro 
dado numérico manipulado pelo CLP. 
Memória da aplicação 
A memória da aplicação é destinada ao armazenamento da lógica de controle definida 
pelo usuário, isto é, do programa de aplicação ou programa do usuário. 
 
A CPU efetuará a leitura das instruções contidas nesta área a fim de executar o 
programa do usuário, de acordo com os procedimentos predeterminados pelo sistema 
operacional. As memórias destinadas à aplicação podem ser do tipo: RAM; 
RAM/EPROMe RAM/EEPROM. 
 
Fonte de alimentação 
A fonte de alimentação tem normalmente as seguintes funções básicas: 
1. converter a tensão da rede elétrica (110 ou 220 VCA) para a tensão de 
alimentação dos circuitos eletrônicos, (+ 5VCC para o microprocessador, 
memórias e circuitos auxiliares e +/- 12 VCC para a comunicação com o 
programador ou computador); 
2. manter a carga da bateria, nos sistemas que utilizam relógio em tempo real e 
Memória do tipo RAM; 
3. fornecer tensão para alimentação das entradas e saídas (12 ou 24 VCC). 
 
 
Bateria 
As baterias são usadas nos CLPs para manter o circuito do relógio em tempo real, 
reter parâmetros ou programas (em memórias do tipo RAM), mesmo em caso de corte 
de energia, guardar configurações de equipamentos etc. Normalmente são utilizadas 
baterias recarregáveis do tipo Ni-Ca ou Li. Neste caso, incorporam-se circuitos 
carregadores. 
 
Circuitos auxiliares 
São circuitos responsáveis para atuar em casos de falha do CLP. Alguns deles são: 
 
 POWER ON RESET: quando se energiza um equipamento eletrônico digital, 
não é possível prever o estado lógico dos circuitos internos. Para que não 
ocorra um acionamento indevido de uma saída, circunstância que poderia 
causar acidente, existe um circuito encarregado de desligar as saídas no 
instante em que se energiza o equipamento. Assim que o microprocessador 
assume o controle do equipamento esse circuito é desabilitado; 
32 
 
 POWER–DOWN: o caso inverso ocorre quando um equipamento é 
subitamente desenergizado. O conteúdo das memórias pode ser perdido. 
Existe um circuito responsável por monitorar a tensão de alimentação, e em 
caso do valor desta cair abaixo de um limite predeterminado, o circuito é 
acionado interrompendo o processamento para avisar o microprocessador e 
armazenar o conteúdo das memórias em tempo hábil; 
 WATCH–DOG–TIMER: para garantir, no caso de falha do microprocessador, 
que o programa não entre em loop, o que seria um desastre, existe um circuito 
denominado “Cão de Guarda“, que deve ser acionado em intervalos de tempo 
predeterminados. Caso não seja acionado, ele assume o controle do circuito 
sinalizando falha geral do sistema. 
 
Princípio de funcionamento 
Podemos dividir o processamento da CPU da seguinte forma, conforme a execução do 
programa do usuário: 
 Processamento cíclico 
É a forma mais comum de execução do programa nos CLPs e que caracteriza o 
seu funcionamento. O controlador trabalha executando uma sequência de tarefas 
definidas e controladas pelo programa monitor. Esta forma de processamento 
acontece em ciclo, chamado de Ciclo de Varredura ou Scan, que consiste em: 
 
Leitura das entradas externas: nesta fase, a CPU, com base nos estados 
dos dispositivos conectados aos cartões de entrada, utiliza as informações da 
Tabela Imagem das Entradas (TIE); 
 
Execução da lógica programada pelo usuário: aqui, a CPU consulta a TIE, 
executa a aplicação do usuário e de posse dos resultados do estado das 
saídas que estão relacionadas aos cartões de entrada, atualiza a área de 
memória identificada com Tabela Imagem das Saídas (TIS). Os resultados 
lógicos que possuem saídas internas serão armazenados na área 
correspondente. Devemos observar que durante esta fase não é feita 
nenhuma referência a pontos externos (I/O), a CPU opera com informações 
obtidas da memória; 
 
Atualização das saídas externas: na fase de atualização de saídas, a CPU 
executa uma varredura na tabela TIS e atualiza as saídas externas, 
endereçando o Sistema de I/O para atualizar o estado dos dispositivos 
externos de acordo com o resultado da lógica programada pelo usuário. 
 
A seguir, o ciclo é reiniciado e a operação continua enquanto se mantém o controlador 
no modo de execução (Run) conforme pode ser visto na Figura 20. 
 
33 
 
 
 
Figura 20: Processamento cíclico – ciclo de varredura. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
Um dado importante da CPU é o seu tempo de ciclo, ou seja, o tempo gasto para a 
execução de uma varredura. O tempo de ciclo varia de controlador para controlador e 
depende de muitos fatores (tamanho da palavra, clock, instruções programadas, etc.). 
O fabricante especifica este tempo baseado na quantidade de instruções, 
normalmente instruções booleanas, e quantidade de I/O. Qualquer outra função 
programada aumenta este tempo de varredura, portanto, o tempo de ciclo está 
relacionado com o tamanho do programa do usuário (em média, 10 ms a cada 1.000 
instruções). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Devemos utilizar de funções especiais do CLP para interromper a varredura do 
programa e atualizar o estado de uma entrada ou de uma saída imediatamente. Este 
processo é realizado por software e também está limitado à execução do programa do 
usuário. Em aplicações de alta velocidade, tais como em sensores eletrônicos por 
pulsos, é aconselhável o uso de módulos específicos (contadores de alta velocidade). 
 
 
Este processo de varredura pode ser inadequado para entradas rápidas, isto é, entradas 
com frequência acima de 10 Hz. Neste caso, o que deve ser feito? 
Parada para reflexão 
34 
 
 
 
Figura 21: Ciclo de Operação de um CLP. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 Processamento por interrupção 
Certas ocorrências no processo controlado não podem, algumas vezes, aguardar o 
ciclo completo de execução do programa. Neste caso, ao reconhecer uma 
ocorrência deste tipo, a UCP interrompe o ciclo normal de programa e executa 
outro programa chamado de rotina de interrupção. 
 
Esta interrupção pode ocorrer a qualquer instante da execução do ciclo de 
programa. Ao finalizar esta situação, o programa voltará a ser executado do ponto 
onde ocorreu a interrupção. 
 
 
 
 
Figura 22: Processamento por interrupção. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Uma interrupção pode ser necessária, por exemplo, numa situação de emergência 
em que procedimentos referentes a esta situação devem ser adotados. 
 
 Processamento comandado por tempo 
Da mesma forma que determinadas execuções não podem ser dependentes do 
ciclo normal de programa, algumas devem ser executadas a certos intervalos de 
tempo, às vezes muito curtos, na ordem de 10 ms. 
 
35 
 
Este tipo de processamento também pode ser encarado como um tipo de 
interrupção, porém ocorre a intervalos regulares de tempo dentro do ciclo normal 
de programa. 
 Processamento por evento 
Este é processado em eventos específicos, tais como no retorno de energia, falha 
na bateria e estouro do tempo de supervisão do ciclo da CPU. Neste último, como 
visto anteriormente, temos o Watch Dog Time (WD), que normalmente ocorre 
como procedimento ao se detectar uma condição de estouro de tempo de ciclo da 
CPU, parando o processamento numa condição de falha e indicando ao operador 
através de sinal visual e, às vezes, sonoro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ao ser energizado, estando o CLP no estado de execução, este executa a rotina de 
inicialização do sistema, cujos passos são os seguintes: 
• teste de escrita/leitura da memória RAM; 
• limpeza das memórias imagens de entrada e saída; 
• teste de executabilidade do programa de usuário; 
• execução de rotinas de inicialização. 
 
Após a execução desta rotina, a CPU passa a fazer uma varredura (ciclo) constante, isto é, 
o processamento cíclico do programa do usuário, conforme é visto na Figura 23, a seguir: 
 
 
 
Figura 23: Fluxograma de funcionamento de um CLP. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Sintetizando... 
36 
 
 
Modos de operação de um CLP 
De uma forma geral, podemos visualizar o estado operacional do CLP por meio do 
frontal do controlador através de LEDs de sinalização. Estas funções normalmente são 
encontradas independentemente da arquitetura física do controlador, isto é, se em 
forma modular ou compacta. A Figura 24 ilustra um diagrama típico de um 
processador, mostrando as funções e conectores para conexão de dispositivos de 
programação, I/O e energização do CLP. 
 
O estado operacional docontrolador pode ser definido através de chaves no próprio 
frontal ou através do software de programação. 
 
Pode-se colocar o CLP em modo de execução (LED "RUN" aceso) por meio de um 
comando do programador, e uma vez neste estado o CLP executará o programa de 
usuário sob o comando do programa Executivo. Por outro lado, pode-se colocar o CLP 
no modo de programação (LED "PROG" aceso), o que habilita o controlador a 
receber o programa do usuário. Os outros LEDs de sinalização indicam a alimentação 
(PWR), comunicação ativa (COM) e bateria baixa (BAT). 
 
 
 
Figura 24: Sinalização dos estados operacionais do CLP (Frontal). 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Comunicação serial 
É a mais comumente utilizada para a maioria dos periféricos e é feita utilizando-se 
simples cabos de par traçado. Os padrões mais utilizados são o RS 232C, loop de 
corrente 20mA, e o RS-422/RS-485 em alguns casos. 
 
 RS-232C: Este padrão define basicamente as características dos sinais 
elétricos, bem como os detalhes mecânicos (pinagem) da interface. 
 É empregada para velocidades de transmissão de até 20k bauds (bits/seg) e 
distância máxima de 15 metros. (Com a utilização dos modems esta distância 
pode ser ampliada). 
 RS-422/RS-485: É uma versão melhorada do padrão RS-232C. Ela possibilita, 
principalmente, o emprego de velocidade de transmissão de até 100k bauds 
para distância de até 1200m, podendo alcançar velocidades da ordem de 
Mbauds para distâncias menores. 
 LOOP DE CORRENTE 20mA: A interface de loop de corrente é idêntica a RS-
232C e, evidentemente como é baseada em níveis de corrente em vez de 
37 
 
tensão, possibilita o emprego em distâncias bem maiores. Muitos CLPs 
oferecem ambos os padrões, RS-232C e loop de corrente. 
 
Arquitetura da rede CLP para sistemas scada 
De acordo com a conexão dos módulos I/O, CLP, IHM e a estação de programação, a 
arquitetura de comunicação entre esses dispositivos pode ser classificada em: local; 
I/O remotos e rede industrial. 
 
 
Figura 25: Conexão local de dispositivos usando CLP modular ou compacto. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
A seguir, será feita uma breve descrição das três formas básicas de comunicação 
entre o CLP, os dispositivos de I/O e o sistema de supervisão. 
 
Na Figura 26, temos módulos de I/O montados localmente em um CLP modular e a 
comunicação é do tipo ponto a ponto. 
 
A instalação de um sistema automático com o uso de I/O locais demanda um gasto 
considerável de cabeamento, borneiras, caixas de passagem, bandejas, projeto e mão 
de obra para a instalação. Os blocos I/O remotos (ver Figura 26 26) possibilitam uma 
redução substancial dos gastos de implementação, visto que os sinais não serão 
conduzidos para o rack do CLP e, sim, para pontos de I/O que ficarão localizados 
fisicamente no campo. 
 
 
Figura 26: Módulo de I/O remoto. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
38 
 
Estes módulos de I/O, também conhecidos como remotas, são independentes e configuráveis. 
Interligados entre si através de um barramento de campo proprietário ou de padrão aberto. 
Nesta arquitetura (Figura 27 (a)), existe a necessidade de cartões de interface para conexão 
entre os rack´s remotos e o rack central. 
 
Um barramento, como o mostrado na Figura 27 (b), permite melhorar o controle de I/O 
através do uso de blocos de comunicação no programa da aplicação. Este barramento 
também pode ser usado integralmente para o controle de I/O conectados a vários 
dispositivos, sem a necessidade de comunicação adicional. Pode ainda ser dedicado à 
comunicação da CPU, com múltiplas CPUs e sem dispositivos de I/O. Sistemas mais 
complexos também podem ser desenvolvidos, com CPUs duplas e uma ou mais CPUs 
adicionais para a monitoração de dados. 
 
 
 
 
Figura 27: (a) Arquitetura local de CLP com I/O remotos ou distribuídos - (b) Arquitetura de rede de CLPs. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
Módulos de I/O montados localmente. Normalmente, a comunicação dos CLPs com o 
sistema de supervisão é do tipo mestre-escravo ou polling. 
 
Classificação geral dos CLPs 
 
Podemos ressaltar que, com a popularização dos microcontroladores e a redução dos 
custos de desenvolvimento e produção, houve uma avalanche no mercado de tipos e 
modelos de CLPs os quais podemos dividir em: 
 
μCLPs 
São CLPs de pouca capacidade de I/O (máximo 16 Entradas e 16 Saídas), 
normalmente só digitais, composto de um só módulo (ou placa), baixo custo e 
reduzida capacidade de memória (máximo, 512 passos/512 Bytes). 
CLPs de Médio Porte 
São CLPs com uma capacidade de I/O de até 256 pontos, digitais e analógicas, 
podendo ser formado por um módulo básico, que pode ser expandido. 
Costumam permitir até 2048 (2 Kbyte) passos de memória, que poder interna 
ou externa, ou podem ser totalmente modulares. 
CLPs de Grande Porte 
Os CLPs de grande porte se caracterizam por uma construção modular, 
constituída por uma Fonte de alimentação, CPU principal, CPUs auxiliares, 
CPUs Dedicadas, módulos de I/O digitais e Analógicos, Módulos de I/O 
especializados, Módulos de Redes Locais ou Remotas, que são agrupados de 
acordo com a necessidade e complexidade da automação. Permitem a 
utilização de até 8192 (4 Kbyte) pontos de I/O. São montados em um bastidor 
(ou Rack) que permite um cabeamento estruturado. 
39 
 
 
Dispositivos de entrada: transdutores, sensores 
 
Transdutor é um dispositivo que recebe um sinal de entrada na forma de uma 
grandeza física e fornece um sinal de saída da mesma espécie ou diferente. Em geral, 
os transdutores transformam a informação da grandeza física, que corresponde ao 
sinal de entrada, em um sinal elétrico de saída. Por exemplo, um transdutor de 
pressão transforma a força exercida pela pressão numa tensão elétrica proporcional à 
pressão. 
 
O sensor é a parte sensitiva do transdutor a qual, na maioria das vezes, se completa 
com um circuito eletrônico para a geração do sinal elétrico que depende do nível de 
energia da grandeza física que afeta o sensor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Entretanto, os dispositivos de entrada, principalmente os transdutores, têm seu 
alcance limitado a algumas dezenas de metros. Isto ocorre devido ao fio que 
transporta o sinal do sensor ou transdutor possuir resistência e indutância não 
desprezível, podendo interferir na grandeza medida. Outro fato importante é que 
ruídos podem ser captados ao longo do percurso e afetar a precisão da informação 
obtida pelo dispositivo de sensoriamento. Nesses casos, é necessária a utilização de 
um dispositivo específico para transmitir o sinal medido a longas distâncias, esse 
dispositivo é chamado transmissor. Portanto, o transmissor é um equipamento que 
recebe o sinal de um transdutor ou sensor e modifica as características de um sinal de 
referência (4-20 mA, 0-5 V, etc..) proporcionalmente ao sinal do transdutor ou sensor. 
Na Figura 28, vemos uma ilustração desse dispositivo. 
 
 
Figura 283: Dispositivo transmissor de sinal. 
Fonte: Acervo do autor. 
 
 
Características 
Linearidade 
Parâmetro que indica que a relação entre o sinal gerado e a grandeza física é o 
grau de proporcional (linear). Os sensores não lineares são usados em faixas 
limitadas, em que os desvios são aceitáveis, ou com adaptadores especiais 
que corrigem o sinal. 
 
 
É comum em automação o uso do termo sensor e transdutor para se referir à mesma coisa, 
portanto, podemos dizer que sensor é um dispositivo que altera seu comportamento sob a 
ação de uma grandeza física, podendo fornecer diretamente ou indiretamente um sinal que 
indicará esta grandeza. 
Importante! 
40 
 
Faixa de atuação 
Intervalo de valores da grandeza em que pode ser usado o sensor sem ser 
danificado ou provocar imprecisão no sinal gerado. 
 
 
Transdutores mais usados na INDÚSTRIA 
Existe uma série de transdutores disponíveis no mercado; eles variam conforme a 
grandeza medida, precisão e região de operação. A classificação mais comum é a por 
tipo de grandeza medida. Assim, temos, principalmente, os transdutores de 
temperatura;