Materia Automação Industrial

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UNIVERSIDADE ÓSCAR RIBAS 
 
CURSO: Licenciatura em Engenharia Electromecânica 
ANO: 3º 
CADEIRA: Automação Industrial 
DOCENTE: Prof. Eng. Gabriel Victorino
TEMA 1: INTRODUÇÃO À AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL - 
GENERALIDADES 
 
 
1.1. Introdução. Retrospectiva histórica 
 
 
A evolução da automação industrial remete há longos períodos de tempo na história. 
Desde a pré-história o homem vem desenvolvendo mecanismos e invenções com o intuito 
de reduzir o esforço físico e auxiliar na realização de atividades. Como exemplo, podem-se 
citar a roda para movimentação de cargas e os moinhos movidos por vento ou força animal. 
Entretanto, a automação industrial começou a conquistar destaque na sociedade no século XVIII, 
com o início da Revolução Industrial, originada na Inglaterra. Devido a uma evolução no modo 
de produção, o homem passou a produzir mercadorias em maior escala. 
O primeiro controlador automático com realimentação usado em um processo industrial é 
geralmente aceito como o regulador de esferas de James Watt, desenvolvido em 1769 para 
controlar a velocidade de um motor a vapor. Historicamente, o surgimento da automação está 
ligado com a mecanização, sendo muito antigo, remontando da época de 3500 e 3200 a.C., com 
a utilização da roda. O objetivo era sempre o mesmo, o de simplificar o trabalho do homem, de 
forma a substituir o esforço braçal por outros meios e mecanismos, liberando o tempo disponível 
para outros afazeres, valorizando o tempo útil para as atividades do intelecto, das artes, lazer ou 
simplesmente entretenimento (Silveira & Santos, 1998). Enfim, nos tempos modernos, entende-
se por automação qualquer sistema apoiado em microprocessadores que substitua o trabalho 
humano. 
 
 
 
Figura 1.1: Regulador de fluxo de vapor de Watt 
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 Definições de Automação industrial 
 
Etimología: 
Da palavra Automation (1960), buscava enfatizar a participação do 
computador no controle automático industrial. 
De acordo com a sua etomologia e histórico acima parafraseado, podemos 
definir Automação de diversas maneiras como segue abaixo: 
 
✓ Qualquer sistema, apoiado em computadores, que substitui o trabalho 
humano, em favor da segurança das pessoas, da qualidade dos produtos, 
rapidez da produção ou da redução de custos, assim aperfeiçoando os 
complexos objetivos das indústrias, dos serviços ou bem estar” (Moraes e 
Castrucci, 2007); 
✓ Todo sistema que realiza uma actividade de forma autonóma com a 
intervenção humana reduzida (Bumba etal, 2020); 
✓ Controlo de processo com menor intervenção humana (Neto, 2017); 
✓ Conjunto de técnicas por meio das quais se constroem sistemas activos 
capazes de actuar com eficiência óptima pelo uso de informações 
recebidas do meio sobre o qual actuam. 
 
 
A automação nas atividades humanas 
Criada para facilitar a realização das mais diversas atividades humanas, a 
automação pode ser observada: 
 
✓ Nas residências : nas lavadoras de roupas e de louças automáticas; nos 
microondas; nos controles remotos de portões de garagem, etc. 
✓ Na rua: nos caixas de bancos automáticos; nos controladores de 
velocidades de automovóeis; nos trens do metrô; nos cartões de crédito, 
etc. 
✓ No trabalho: nos registradores de ponto automático; nos robôs 
industriais; no recebimento de matéria-prima através de um sistema 
automático de transporte de carga; na armazenagem do produto final num 
depósito automatizado; no controle de qualidade através de sistemas de 
medição e aferição; no controle de temperatura ambiente ou de uma 
coluna de fracionamento de petróleo; nos sistemas de combate à 
incêndios, etc. 
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✓ No lazer: em máquinas automáticas de refrigerantes ; em esteiras 
automáticas de academia; nos aparelhos de reprodução de vídeo ou DVD 
players; nos videogames, etc. 
 
Em resumo podemos citar algumas aplicações da automação: 
✓ Grupos geradores e motores de carros; 
✓ Reservatórios de fluidos; 
✓ Compressores; 
✓ Fábricas de bebidas, alimentos, electrodoméstico; 
✓ Sinalização rodoviária (Semáforo); 
 
Vantagens 
 
✓ Diminui o tempo de produção; 
✓ Menos erros humanos; 
✓ Menos custos com mão de obra; 
✓ Mais segurança no chão da fábrica; 
✓ Maior volume de produção; 
✓ Maior qualidade de processo e produto. 
 
Desvantagens 
 
✓ Requer mão de obra qualificada; 
✓ Impulsiona a taxa de desemprego. 
 
Na Automação Industrial se reúnem três grandes áreas da engenharia: 
 
1. A mecânica, através das máquinas que possibilitam transformar matérias 
primas em produtos “acabados”. 
2. A engenharia elétrica que disponibiliza os motores, seus acionamentos e a 
eletrônica indispensável para o controle e automação das malhas de produção; 
3. A informática que através das arquiteturas de bancos de dados e redes de 
comunicação permitem disponibilizar as informações a todos os níveis de uma 
empresa. 
 
1.2. Objectivos da automação 
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A automação industrial, possui varios objectivos dentro os quais destacamos os 
abaixo descrito: 
 
✓ Implementar projetos que sejam capazes de aumentar a autonomia dos 
processos de fabricação e reduzir ao máximo o esforço humano na cadeia 
de valor; 
✓ Optimizar e tornar simples os processos internos, além de diminuir custos 
operacionais; 
✓ Aumentar a produtividade 
✓ Diminuição dos custos; 
✓ Maior flexibilidade; 
✓ Melhor qualidade; 
✓ Maior capacidade tecnológica; 
✓ Integração. 
✓ Minimização dos efeitos da falta de mão de obra qualificada; 
✓ Redução ou eliminação das atividades manuais rotineiras; 
✓ Aumento da segurança do trabalhador, melhoria na uniformidade do 
produto, Realização de procesos que não podem ser executados 
manualmente. 
 
1.3. Tipos de automação 
Atualmente a automação industrial é muito aplicada para melhorar a 
produtividade e qualidade nos processos considerados repetitivos, estando 
presente no dia-a-dia das empresas para apoiar conceitos de produção tais como 
os sistemas flexíveis de manufatura e até mesmo o famoso sistema Toyota de 
produção. Dentre os tipos de automação que existem destacamos: 
✓ Automação rígida – está baseada em uma linha de produção projetada 
para a fabricação de um produto específico. Apresenta altas taxas de 
produção e inflexibilidade do equipamento na acomodação da variedade 
de produção; 
✓ Automação programável – o equipamento de produção é projetado com 
a capacidade de modificar a sequência de operações de modo a acomodar 
diferentes configurações de produtos, sendo controlado por um programa 
que é interpretado pelo sistema. Diferentes programas podem ser 
utilizados para fabricar novos produtos. Esse tipo de automação é utilizado 
quando o volume de produção de cada item é baixo; 
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✓ Automação flexível – reúne algumas das características da automação 
rígida e outras da automação programável. O equipamento deve ser 
programado para produzir uma variedade de produtos com algumas 
características ou configurações diferentes, mas a variedade dessas 
características é normalmente mais limitada que aquela permitida pela 
automação programável. 
 
1.4. Componentes da Automação 
 
Sistemas automatizados são, algumas vezes, extremamente complexos, 
porém, ao observar suas partes nota-se que seus subsistemas possuem 
características comuns e de simples entendimento. Assim, formalmente, um 
sistema automatizado possui os seguintes componentes básicos: 
✓ Sensoriamento; 
✓ Comparação e Controlo; 
✓ Atuação. 
Em resumo os principais componentes da automação, estão apresentados 
abaixo no diagrama de blocos: 
 
 
Figura 1.2: Representação de componentes da automação em diagrama de blocos 
 
 
1.5. Hierarquia (Arquitectura, Pirâmide) da automação 
 
A figura 1.3 mostra os níveis hierárquicos de um processo de automação 
industrial, representado pela conhecida Pirâmide de Automação.Para cada nível 
está associado um formato de comunicação de dados que pode diferir daquele 
adotado para a comunicação entreníveis. 
Na base da pirâmide aparece o Controlador Lógico Programável, 
responsável por acionar as máquinas, motores e outros processos produtivos. No 
topo da pirâmide, destaca-se a informatização ligada ao setor corporativo da 
empresa. 
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Figura 1.3: Representação da hierárquia da automação 
 
Nível 1: Chão de fábrica (Máquinas, dispositivos e componentes) 
Na base da pirâmide tem-se o nível responsável pelas ligações físicas da 
rede ou o nível de E/S. Neste nível encontram-se os sensores discretos, as 
bombas, as válvulas, os contatores, os CLPs e os blocos de E/S. O principal 
objetivo é o de transferir dados entre o processo e o sistema de controle. Estes 
dados podem ser binários ou analógicos e a comunicação pode ser feita 
horizontalmente (entre os dispositivos de campo) e verticalmente, em direção ao 
nível superior. É neste nível, comumente referenciado como chão de fábrica, que 
as redes industriais têm provocado grandes revoluções. 
Ex.: Linha de montagem e máquina de embalagens. 
 
Nível 2: Supervisão e Controle (IHMs) 
É o nível dos controladores digitais, dinâmicos e lógicos e de algum tipo 
de supervisão associada ao processo. Concentra as informações sobre o nível 1. 
Ex.: Sala de supervisão. 
 
Nível 3: Controle do Processo Produtivo 
Permite o controlo da planta, sendo constituído por bancos de dados com 
informações dos índices de qualidade da produção, relatórios e estatísticas de 
processo, índices de produtividade e etc. 
Ex.: avaliação e controlo da qualidade em processo alimentício e 
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supervisão de laminadores. 
Nível 4: Controle e Logística dos Suprimentos 
É o nível responsável pela programação e pelo planejamento da produção. 
Ex.: controle de suprimentos e estoques em função da sazonalidade. 
 
Nível 5: Gerenciamento Corporativo 
É o nível responsável pela administração dos recursos da empresa. Do 
ponto de vista da comunicação das informações, no topo da pirâmide encontrase 
o nível de informação da rede (gerenciamento). Este nível é gerenciado por um 
computador central que processa o escalonamento da produção da planta e 
permite operações de monitoramento estatístico da planta sendo implementado, 
na sua maioria, por softwares gerenciais/corporativos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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TEMA 2: SENSORES E ACTUADORES 
 
 
2.1. Introdução 
 
O sensor é um elemento sensível a uma forma de energia do ambiente 
(energía cinética, sonora, térmica, entre outras), que relaciona informações sobre 
uma grandeza que precisa ser medida como temperatura, pressão, vazão, posição 
e corrente. Um sensor nem sempre tem as características elétricas necessárias 
para ser utilizado em um sistema de controlo. Normalmente o sinal de saída deve 
ser manipulado e isso geralmente é realizado com um circuito de interface para 
produção de um sinal que possa ser lido pelo controlador. Quando este circuito 
está acoplado a um sensor, o dispositivo recebe o nome de transdutor. 
Os Sensores são conversores, ou seja, equipamentos electromecânicos que 
convertem sinais mecânicos (temperatura, pressão, nível, som, luz, vazão, etc.) 
em sinal eléctrico que é enviado para um controlador. Em geral os sensores 
podem ser: 
✓ Estáticos (Switch – Interruptor): levam ao controlador um sinal 
digital. Estes servem para dar ordem para ligar ou desligar. Na indústria e não só 
lemos o Switch com o sufixo ‘‘tato’’, exemplo, termostato, pressostato, 
nivelostato, fluxostato, etc. 
✓ Dinâmicos (Transmissores): levam ao controlador um sinal analógico. 
Servem para contagem. Na indústria e não só, lemo-os: transmissor de 
temperatura, transmissor de pressão, transmissor de nível, etc. 
 
2.2. Tipos de sensores 
 
 
a) Sensores indutivos 
 
Os sensores indutivos são dispositivos eletrônicos que detectam proximidade 
de elementos metálicos sem a necessidade de contacto. Seu princípio de 
funcionamento baseia-se na geração de um campo eletromagnético por uma 
bobina ressonante instalada na face sensora. Quando um metal aproxima-se do 
campo, ele absorve a energia do campo, diminuindo a amplitude do sinal 
gerado no oscilador. Essa redução do valor original aciona o estágio de saída. 
 
 
 
 
Figura 1.4: Sensor indutivo: diagrama do sensor (a) e simbologia (b) 
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b) Sensores capacitivos 
 
Os sensores capacitivos são dispositivos eletrônicos que detectam 
proximidade de materiais orgânicos, plásticos, pós, líquidos, etc., sem a 
necessidade de contato. Seu princípio de funcionamento baseia-se na geração de 
um campo elétrico por um oscilador controlado por capacitor. O capacitor é 
formado por duas placas metálicas montadas na face sensora de forma a projetar 
o campo elétrico para fora do sensor. Quando um material aproxima-se do sensor 
o dielétrico do meio se altera, alterando a capacitância. Essa alteração aciona o 
estágio de saída. 
 
 
Onde: C – Capacitância 
Ɛ-Constante dieléctrica d–
Distância entre as placas 
 
 
 
Figura 1.5: Sensor capacitivo: representação da atuação (a) e 
simbologia (b) 
c) Sensores magnéticos 
 
Os sensores magnéticos podem ser ativados pela proximidade de um campo 
magnético produzido por um ímã, acionando um contato normalmente aberto 
na sua saída. 
 
Figura 1.6: Sensor magnético: contatos abertos (a), contatos 
fechados (b) e simbologia (c) 
 
d) Sensores ópticos (fotoeléctricos) 
Esses sensores manipulam a luz para detectar a presença de um material 
acionador. Os sensores possuem um emissor e um receptor de luz infravermelha, 
invisível ao olho humano. O emissor envia um feixe de luz através de um diodo 
emissor de luz e o receptor, composto por um fotodiodo ou fototransistor, é capaz 
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de detectar o feixe emitido. 
✓ Sensor óptico por reflexão difusa – o emissor e o receptor estão 
montados na mesma unidade, conforme a figura abaixo. Quando um 
objeto é posicionado em frente ao feixe de luz emitido, de maneira a 
refleti-lo ao receptor, o sensor é acionado. 
 
Figura 1.7: Sensor óptico por reflexão difusa: funcionamento (a) e 
simbologia (b) 
 
✓ Sensor óptico por retrorreflexão – o emissor e o receptor estão monta- 
dos na mesma unidade, conforme a figura abaixo. Um feixe de luz é 
estabe- lecido entre o emissor e o receptor por intermédio de um refletor 
(prisma refletivo ou espelho prismático). O sensor é ativado quando um 
objeto interrompe o feixe de luz. 
 
Sensor de nível (Nivelostato) 
 
O sensor de nível (nivelostato) é um interruptor especial que funciona 
através de uma bóia que mede o nível do fluido em um determinado reservatório, 
fazendo fechar ou abrir o contacto de a cordo com o nível ajustado pelo operador. 
 
 
Sensor de temperatura (Termostato) 
 
Em geral um termostato é um interruptor que fecha ou abre seu contacto em 
função da temperatura programada. Os termostatos podem ser do tipo ajustável ou não 
ajustável. Neste curso implementaremos o termostato ajustável (que se programa a 
temperatura pretendida para abertura/fechamento. O termostato funciona com o 
princípio da dilação térmica, onde o calor imposto nas chapas metálicas faz dilata-las e 
consequentemente abrir ou fechar o contacto. 
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2.3. Princípio de Funcionamento Solenóides 
Para descrevermos o princípio de funcionamento de solenoides, primeiro vamos 
fazer uma simula ao Elecromagnetismo e suas leis, como segue abaixo: 
Campo magnético: é uma energia produzida por corpos magnéticos, capaz de 
movimentar outros corpos magnéticos sem entrar em contacto físico. Os matérias 
magnéticos são: O imã, ferro, níquel, cobalto, etc. 
1. Produtores de Campo magnético 
1.1. Imã Natural 
 
O imã natural é um material encontrado na natureza (primeiramente na 
Magnésia, Turquia), oferecendo propriedades magnéticas de tracção e repulsão 
de corpos magnéticos. 
 
 
1.2. Condutor rectilíneo que circula corrente 
 
Nos meadosde 1777 à 1851, o cientista dinamarquês Hans Christian 
Oersted descobriu, através de uma experiência que, um condutor rectilíneo 
atravessado por uma corrente produzia a sua volta um campo magnético. Antes 
de 1803, o cientista André-Marie Ampère provou pela que o campo magnético 
gerado por um corrente através de um condutor rectilíneo é circular e possui um 
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sentido de rotação que depende do sentido da corrente. Actualmente o sentido do 
campo magnético gerado por uma corrente é determinado pela regra da mão 
directa. 
 
 
1.3. Electroíman (imã artificial, enrolamentos, bobina, solenóide, 
hélice ou indutor) 
O electroíman é um imã artificial, isto é, quando atravessado por corrente 
eléctrica, comporta-se como um imã, atraindo e repelindo corpos magnéticos. Em 
geral, a bobina consiste em um fio enrolado de forma helicoidal a um material 
chamado núcleo magnético (de ar ou ferro). 
 
 
 
 
 
 
2. Lei da Indução electromagnética (Lei de Faraday – Lenz) 
 
Lei de Faraday: essa lei afirma que, todo condutor mergulhado em um 
campo magnético variável está sujeito à uma tensão induzida em sues terminais. 
Lei de Lenz: a corrente induzida sempre gera um campo magnético que 
tende a se opor ao campo magnético que lhe deu origem em primeiro lugar. 
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OBS: A tensão só será induzida sse movermos o rotor e/ou o estator 
segundo a lei de Faraday. I (A) representa a corrente induzida, v (m/s) a 
velocidade com que o induzido se move ao longo do espaço X (m), U (V) tensão 
ou fem induzida, l (m) comprimento do condutor mergulhado no campo variável 
e B (T) campo magnético produzido pelo indutor. 
U = - Blv por outra U = -NdΦ/dt, com Φ = BXl 
 
1. Contactor /Arrancador Magnético 
 
É um dispositivo apenas para comando (ligar e desligar instantaneamente). 
Funciona pelo princípio de atracção e repulsão dos metais através de um 
electroíman. Geralmente um contactor é composto por: 
1.1. Componentes Físicos 
✓ Fixos 
Carcaça/Chassi; 
Núcleo Fixo; 
Bobina; 
Polos Sombra. 
✓ Móveis 
Núcleo Móvel; 
Mola de Suspensão 
 
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1.2. Componentes Lógicos 
✓ Bobina (circuito de comando/controlo) – Terminais A1 e A2 (K – 24VDC; 
KM – 220V~; KH – 110VDC). 
✓ Contactos 
 Principais (circuito de força) – Entrada (1 3 5 ou L1 L2 L3) e Saída (2 
4 6 ou T1 T2 T3); 
 Contactos Auxiliares (circuito de comando) – Normalmente Aberto 
(NO/NA, os últimos dígitos são 3 e 4) e Normalmente Fechado 
(NC/NF, os últimos dígitos são 1 e 2). 
 
 
OBS IMPORTANTE: É necessário efectuar o teste do contactor e do botão de 
pressão antes de os incorporar em circuitos. 
Características dos contactores 
 
Os contactores apresentam as seguintes características: 
✓ Comando à distância; 
✓ Elevado número de manobras (grande vida útil mecânica); 
✓ Requer pouco espaço para montagem; 
✓ A tensão de operação pode estar na faixa de 85 % a 110 % da sua 
tensão nominal. 
 
Para definir o contactor apropriado para uma determinada aplicação, 
factores como quantidade e tipo dos contatos auxiliares, nível da corrente 
elétrica, nível da tensão elétrica e frequência, devem ser levados em 
consideração. 
 
 
2. Bloco rectificador 
 
O conjunto rectificador é responsável por baixar o nível da tensão 
alternada e rectificar para contínua a tensão reduzida. Para além dos vários 
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componentes electrónicos constituintes deste equipamento, ele é geralmente 
formado por um transformador abaixador, díodos rectificadores e condensadores 
filtrantes. Este dispositivo será muito utilizado nas aplicações práticas visto que 
hoje em dia os circuitos de controlo são geralmente controlados por 24VDC. 
 
 
 
1. Relés 
 
O relé é um dispositivo capaz de comandar circuitos elétricos de saída através 
de um circuito de controlo de entrada. 
Os relés eletromecânicos, baseados no princípio eletromagnético, são 
comumente aplicados em instalações industriais de baixa, média e alta 
tensão. São compostos, de modo geral, pelos seguintes elementos: 
✓ Bobina (electroímã); 
✓ Armadura de ferro fixa e móvel; 
✓ Conjuntos de contatos; 
✓ Mola de rearme. 
✓ Terminais de conexão. 
A estrutura simplificada de um relé é mostrada na figura (a) abaixo, 
enquanto que um dispositivo comercial é mostrado na figura (b). 
 
 
Figura : Relé: estrutura simplificada (a) e dispositivo comercial (b) 
 
Uma importante característica do relé é que circuitos e cargas que 
exigem elevadas correntes durante o seu funcionamento podem ser acionados 
por uma corrente de baixa intensidade, necessária apenas para energizar a 
bobina do relé. Assim, cargas como motores e máquinas industriais pesadas 
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podem ser controladas por dispositivos eletrônicos como transístores e circuitos 
integrados. 
 
Características dos relés 
✓ A tensão da bobina pode ser diferente, muito menor que a dos 
contatos, além de poder controlar sinais de corrente contínua por meio 
de tensão alternada, assim como o inverso; 
✓ Permitem o acionamento de mais de um circuito ao mesmo tempo com 
um único sinal; 
✓ Não existe contato elétrico entre o circuito da bobina e os circuitos dos 
contactos do relé (circuitos de saída), proporcionando isolamento e 
segurança. 
As desvantagens dos relés em relação aos dispositivos eletrônicos de 
acionamento de cargas, como os tirístores, são a atuação mais lenta e o 
desgaste mecânico dos contatos. 
 
1.2. Relé magnético de comando 
 
O relé magnético de comando é um dispositivo de comando apenas, 
servindo para ligar e desligar sistemas através da bobina e de seus contactos 
auxiliares. 
✓ Bobina (circuito de comando) – Terminais A1 (13) e A2 (14); 
✓ Contactos Auxiliares (circuito de comando) 
• Normalmente Aberto (NO/NA, os últimos dígitos são 1 e 4 ou 3 e 4) 
• Normalmente Fechado (NC/NF, os últimos dígitos são 1 e 2). 
CUIDADO! As ligações são feitas em uma base. Na base do relé possui 
uma numeração correspondente aos dígitos da identificação característica, isto é, 
antes de efectuar qualquer ligação, verificar bem a codificação numérica e a base. 
 
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1.3. Relé temporizador 
 
O relé temporizador é um dispositivo de comando apenas, servindo para 
ligar e desligar sistemas através de seu conjunto ligador/desligador magnético 
que actua em função do tempo programado pelo operador a partir de um relógio 
ajustável (regulador de tempo). É constituído pelos seguintes elementos: 
✓ Bobina (circuito de comando) – Terminais A1 e A2; 
✓ Contactos Auxiliares (circuito de comando) 
• Normalmente Aberto (NO/NA, os últimos dígitos são 7 e 8) 
• Normalmente Fechado (NC/NF, os últimos dígitos são 5 e 6) 
✓ Relógio Ajustável (Regulador de Tempo). 
NB: A nomenclatura/codificação do relé temporizador, o relé magnético 
de comando, assim como outros dispositivos de controlo automático, variam em 
função do fabricante ou da norma. Desta feita, consultar sempre o manual do 
equipamento disponibilizado pelo fabricante. 
 
 
a. Relé temporizador de memória binária de pulso 
 
Este é um relé como qualquer outro, diferenciado apenas na codificação e no 
chaveamento, isto é, ao energizar sua bobina, depois do tempo cronometrado, 
fecha e abre instantaneamente seus contactos normalmente abertos e vice-versa. 
a) Bobinas: 24VDC/AC (10 e 9) e 220VAC (7 e 2) 
b) Contactos: NO (1 e 3; 6 e 8) NC (1 e 4; 8 e 5) 
 
 
 
 
 
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1.4. Relé magnético de protecção 
1.5. Relé térmico 
 
1.6. Relé de alternância 
Nota: Os relés acima descrito serão debatido nas aulas teórica e práctica 
 
Estudo dos principais dispositivos de comandos 
2. Botão de pressão 
 
Um botão de pressão é um dispositivo utilizado apenas para ligar ou 
desligar em instantes diferentes, neste caso, o consideramos como um interruptor, 
eles podem ser com ou sem retenção. Utiliza-se para ligar, desligar e para 
emergências. 
 
1.7. Botão sem retenção 
Os botões sem retenção são aqueles que não há nenhum encravamento no 
actode ligar/desligar. Para casos que se pretende ligar e desligar, utiliza dois 
botões distintos. Estes apresentam mais vantagens (melhor para o controlo, na 
identificação e nomenclatura e mais durabilidade). 
 
 
1.8. Botão com retenção 
 
Os botões com retenção são aqueles que possuem um encravamento, de tal 
maneira que o mesmo botão pode servir de START e STOP em períodos 
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distintos. São menos usuais face à desvantagens (quase que as únicas vantagens 
são: por ocupar menos espaço e por serem de baixo custo). 
 
 
Chave ou sensor fim de curso 
A chave fim de curso é um interruptor sem retenção, é muito utilizado em 
movimentação de cargas pesadas (portões automáticos, elevadores, 
transportadores, montadores, etc.). 
 
 
TEMA 3: CIRCUITOS SEQUENCIADORES DE RELÉS/CONTACTOR 
 
Nota: Para este tema a maior parte ou seja alguns pontos peculiares que consta 
no programa da cadeira serão debatidos na sala de aula com os estudantes, razão 
pela qual não serão frisados na totalidade. 
Para abordamos sobre o tema primeiro, devemos fazer uma revisão prévia 
de arranque directo motor, reversão de marcha e arranque inderecto de motor 
como segue abaixo: 
 
Arranque ou partida directa de motor 
Arrancar um motor directamente significa levar directamente a tensão da 
rede para o motor, ou seja, a corrente de partida é igual a corrente de operação. 
OBS: O arranque directo só pode ser feito para motores com potência 
menor que 6cv (Ver normas reconhecidas nacional ou internacionalmente). 
Exemplo: Desenvolva um esquema de força e comando para ligar e desligar um motor 
trifásico através de dois botões de pressão (B0 e S1). 
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Reversão ou inversão de sentido de marcha do MIT 
Inverter o sentido de marcha do MIT significa trocar o sentido de rotação. 
Para tal, necessário apenas que se inverta a sequência de fases conforme vimos 
na lição passada. 
A inversão do sentido de marcha é utilizada em muitas aplicações práticas, 
tais como: 
✓ Tapetes rolantes; 
✓ Elevadores; 
✓ Portões automáticos; 
✓ Transportadores, etc. 
IMORTANTE! No acto de inverter o sentido de rotação do motor, 
desliga-se e aguarda-se um tempo até o motor parar completamente. 
Lembre-se… não é permitido arrancar o motor em outro sentido por 
enquanto estiver ainda em marcha de desligamento. 
 
 
 
 
 
 
 
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EX1: A inversão do sentido de marcha pode ser feita com várias combinações, todavia, 
no exemplo a seguir o motor poderá funcionar em sentido horário ou anti-horário 
através de duas chaves normais S1 e S2. 
 
 
 
 
Estudo dos MIT 
 
1. Motor eléctrico trifásico 
Em geral, o motor é uma máquina eléctrica rotativa capaz de converter a 
energia eléctrica em energia mecânica. O motor trifásico consiste em três bobinas 
da mesma impedância e mesmo formato, separadas uma da outra com um ângulo 
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de 120º Eléctricos. Se aplicarmos uma tensão trifásica a partir de um gerador, por 
causa das resistências das bobinas e da ligação (delta ou estrela), ela faz surgir a 
corrente eléctrica em cada bobina, essas correntes gerarão seus campos 
magnéticos em forma helicoidal, o campo magnético resultante (campo 
magnético girante) dos três campos das bobinas fará com rotor (elemento móvel 
do motor) se mova em função deste. 
 
 
1.1. Representação 
 
A figura seguinte mostra, ao lodo esquerdo, um motor trifásico 
compactado com as três fases e um neutro, à direita, as três bobinas do estator 
inicialmente não ligadas e no centro da distribuição das bobinas encontramos o 
rotor. 
 
OBS: Existem mais formas possíveis de interligar os terminais dos 
motores, todavia, neste curso, usaremos mais a segunda terminologia da tabela a 
seguir. 
1.2. Terminais das Bobinas do Motor/Gerador/Transformador 
 
Existem duas formas para ligar os terminais do motor trifásico, em estrela 
ou em triângulo. Outrossim, como o motor possui 3 bobinas (cada bobina com 
24 
 
 
dois terminais), isto é, 6 terminais, os terminais das bobinas podem vir escritos da 
seguinte forma: 
 
Terminais Externos Terminais Internos 
1 2 3 4 5 6 
U1 V1 W1 U2 V2 W3 
A B C A b c 
A B C X y z 
R S T R s t 
X Y Z X y z 
L1 L2 L3 X y z 
 
 
1.3. Ligação em Estrela 
 
Ligar um motor em estrela consiste em unir os três terminais internos em 
um ponto comum assim como está mostrado na figura a seguir. 
✓ Formulação Teórica. 
 
 
✓ Formulação Prática 
 
25 
 
 
1.4. Ligação em Triângulo ou Delta 
 
A ligação em triângulo consiste em cada terminal externo de uma bobina 
com um outro interno de outra bobina assim como está ilustrado a figura a seguir. 
✓ Formulação Teórica 
 
 
✓ Formulação Prática 
1.5. Diagrama Fasorial e Formas de Onda 
 
O diagrama fasorial é uma forma de representação das grandezas em 
corrente alternada, nos dá uma visão mais clara da disposição de cada grandeza e 
sua integração dentro do sistema. 
 
26 
 
 
 
 
 
 
 
 
Partida/Arranque indirecta (o) de motores trifásicos 
Para fazer o arranque de motores é necessário que se considere o seguinte: 
❖ Corrente nominal e de partida do motor 
 
A magnitude da corrente de partida do motor varia em função da corrente 
nominal e da construção. Em geral corrente de partida de um motor varia de 4 a 
10 vezes a corrente nominal, insto significa: IP/IN = 6 à 10 (depende da 
fabricação). Onde Ip = corrente de partida e IN = corrente nominal. 
IMPORTANTE! Em geral, nos motores de indução, a corrente de partida 
deve durar até no máximo 5 segundos. 
❖ Torque/Conjugado/Binário do motor 
O torque é a força que actua no eixo do motor, responsável pelo 
‘arrastamento da carga desejada’. τ =K ×Φ×I (N.m). Onde τ = Torque, K = 
constante construtiva (depende do nº de polos, ipo de enrolamento e nº 
condutores em armadura), Φ = fluxo magnético (Wb) e I = corrente nominal 
(A). 
 
Ex: Se tivermos um motor cuja IP/IN = 7, qual será a corrente de arranque 
para uma corrente nominal de 3A? 
Para este caso a corrente de arranque ou de partida será IP = 7.IN = 21A. 
27 
 
 
A partida indirecta utiliza-se quando se pretende reduzir a corrente no 
momento do arranque apenas, tão logo ultrapassar o período de arranque, 
retorna-se para ligação do funcionamento normal. 
Em suma, a partida indirecta nos permite: 
 
✓ Reduzir a tensão 
✓ Reduzir a corrente (Consequência da redução da tensão) 
✓ Reduzir o torque (Consequência da redução de corrente). 
IMPORTANTE! A partida indirecta usa-se para motores com potência maior 
que 6cv, (4.4742KW). 
1. Partida estrela-triângulo 
 
Neste sistema, arranca-se o motor primeiramente em estrela no período da 
partida, terminado este tempo, arranca-se o motor em triângulo para o 
funcionamento normal. 
Condições Exigidas: 
 
1) O motor tem que ser trifásico. 
2) O motor tem que ter um alto consumo de corrente no arranque. 
3) Conexão final de trabalho tem que ser em triângulo. 
4) Os seis (6) terminais do motor devem estar visíveis e devidamente 
identificados. 
Lembrar que numa ligação em estrela a corrente de fase é igual a corrente 
de linha e a tensão de fase diferente da de linha (IL = If e UL = √3Uf). Já na 
ligação em triângulo é o inverso, ou seja, UL = Uf e IL = √3 If. 
 
Por outra: τ = K.Φ.I e IP/IN = 7. 
Neste caso teremos: 
✓ Redução da corrente (33% a mesmos da corrente de partida) 
✓ Redução do torque (33% a mesmos do torque). 
28 
 
 
Em uma electroválvula, hidráulica ou pneumática, a bobina do solenoide é enrolada em 
torno de um núcleo fixo, preso à carcaça da válvula. Quando uma corrente elétrica circula 
através da bobina, o campo magnético gerado atrai um pistão ou um êmbolo que deveria 
bloquear o fluxo de ar ou fluido. Um fluxo de corrente elétrica constante é necessário, pois 
assim que a corrente for interrompida o campo magnético se dispersa e a válvula retorna à 
posição de fechamento original. A Figura abaixo mostra uma electroválvula ea indicação das 
partes que a compõem. 
 
 
 
 
 
Electroválvulas 
 
Os solenoides são bobinas eletromagnéticas que, ao serem percorridas 
por uma corrente elétrica, criam um campo magnético ao seu redor. Esse 
campo magnético tem capacidade de atrair ou repelar elementos 
ferromagnético. Desta maneira, o solonóide comporta-se com um ímã 
permanente. Porém, eles apresentam vantagens sobre ímãs permanentes, pois 
podem ser ligados ou desligados pela aplicação de uma corrente, sendo úteis 
como interruptores e válvulas, e podem ser totalmente automatizados. 
 
29 
 
 
Figura: Electroválvula 
Em electroválvulas pneumáticas, quando o campo magnético é gerado 
em consequência da energização da bobina, o êmbolo da válvula é 
atraído. Esta atração do êmbolo, por sua vez, resulta da abertura ou 
fechamento das suas tubulações do ar comprimido no interior da carcaça da 
válvula, conforme mostra a figura abaixo. 
 
 
Figura: Funcionamento da electroválvula pneumática 
 
Os circuitos electropneumáticos são aqueles que relacionam os 
elementos elétricos e os elementos pneumáticos utilizados para realizar o 
acionamento de cargas e equipamentos diversos. Os diagramas e 
esquemáticos evidenciam as relações necessárias entre os elementos para que 
o objetivo final da aplicação seja alcançado. O circuito elétrico é o 
responsável pela sequência de comandos (lógica) dos componentes 
pneumáticos. O circuito pneumático, por sua vez, é o responsável pelo 
acionamento das partes mecânicas da máquina ou equipamento. 
Os circuitos electrohidráulicos possuem princípio similar, porém neste 
caso o circuito elétrico é o responsável pela sequência de comandos dos 
componentes responsável pela sequência de comandos dos componentes. 
Exemplo 
 
 
A figura abaixo apresenta um circuito electropneumático frequentemente 
utilizado em equipamentos industriais. O objectivo deste exemplo é mostrar a 
interação entre os componentes elétricos e pneumáticos e a representação dos 
seus diagramas, bem como detalhar seu princípio de funcionamento. 
30 
 
 
Ao acionar um botão de comando, a haste de um cilindro de ação 
simples com retorno por mola deve avançar. Enquanto o botão for mantido 
acionado, a haste deverá permanecer avançada. Ao soltar o botão, o cilindro 
deve retornar à sua posição inicial. 
 
 
Figura: Circuito electropneumático 
Este circuito pneumático apresenta dois elementos: um cilindro de 
ação simples com retorno por mola e uma válvula de controlo direcional de 
3/2 vias, normalmente fechada, acionada eletricamente por solenoide e 
reposicionada por mola. O circuito elétrico de comando utiliza o contato NA 
de um botão de comando pulsador. O funcionamento detalhado é descrito a 
seguir. 
Acionando-se o botão pulsador S1 ocorre o fechamento do seu 
contacto NA. Assim, uma corrente elétrica começa a circular através do circuito, 
promovendo a energização da bobina do solenoide Y1 da válvula direcional. 
Consequente- mente, o carretel da válvula direcional de 3/2 vias é deslocado 
para a direita, permitindo a passagem do ar comprimido do pórtico 1 para o 2 
da válvula. Além disso, a descarga para a atmosfera no pórtico 3 é bloqueada. 
Seguindo a análise, o ar comprimido que sai através do pórtico 2 é 
direcionado para a câmara traseira do cilindro, fazendo com que a haste 
avance para a direita, resultando na compressão da mola. O circuito permanece 
com esta configuração (haste do cilindro avançada e solenoide Y1 ligado) 
durante o tempo no qual o botão S1 for mantido acionado. 
Soltando-se o botão pulsador S1 ocorre a abertura do seu contato NA. A 
corrente elétrica para de circular através do circuito, resultando na 
desenergização e desacionamento da bobina do solenoide Y1 da válvula 
direcional. Consequentemente, como não há mais força impulsionando o 
carretel da válvula para a direita, a mola da válvula empurra o carretel de 
volta para a esquerda (posição original), promovendo o bloqueio do pórtico 1 
e conectando novamente os pórticos 2 e 3. Por fim, como o ar comprimido 
não é mais direcionado ao cilindro pneumático através da válvula, a mola do 
cilindro impulsiona a haste para a esquerda (posição original) e o ar 
comprimido armazenado na câmara traseira do cilindro sai para a atmosfera. 
 
 
Circuito eléctrico – sequenciador de relés (Abordagem na sala de aula- 
Elaboração conjunta com resolução de exercícios) 
31 
 
 
Esquema de cablagem (Abordagem na sala de aula-Elaboração conjunta com 
resolução de exercícios) 
Tabela de cablagem (Abordagem na sala de aula-Elaboração conjunta com 
resolução de exercícios) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRINCIPAIS SIMBOLOGIAS 
32 
 
 
 
 
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36 
 
 
 
 
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TEMA 4: AUTÓMATOS PROGRAMÁVEIS-CLP (CONTROLADORES 
LÓGICOS PROGRAMÁVEIS) 
 
 
1. Definição 
38 
 
 
Do inglês, PLC (Programable Logic Control). Do português, CLP 
(Controlador Lógico Programável). 
Pela ABNT (Associação Brasileira de Nomas Técnicas): É um 
equipamento electrónico digital com hardware e software compatíveis com 
aplicações industriais. 
Pela NEMA (National Electrical Manufacturers Association): Aparelho 
electrónico digital que utiliza memória interna para armazenamento de instruções 
para implementações específicas, tais como: Lógica, temporização, sequência, 
contagem e aritmética, que podem, através de módulos de entradas e saídas, 
controlar processos/máquinas. 
1.1. Breve Historial 
 
Há um século (±), a electrónica predominou uma grande revolução ao 
conseguir miniaturizar muitos circuitos eléctricos/electrónicos através dos CIs 
(Circuitos Integrados). Muitos anos depois, surgiu o primeiro microprocessador 
– INTEL i4004 (CI Programável), isto é, não vinha com uma programação 
específica através da fábrica. Desta feita, até nos anos 70, os computadores 
passaram a diminuir bastante o seu tamanho, sendo muito utilizados no exército, 
universidades, empresas, etc. 
NB: Mesmo com todo esse avanço da electrónica, na indústria de 
automação, os painéis ainda eram feitos com vários relés não programáveis, 
contactores, etc. Esses painéis apresentavam as seguintes desvantagens: 
✓ Ocupação de um grande espaço; 
✓ Processamento das informações muito lenta; 
✓ Dificuldade no acto da alteração do projecto; 
✓ Custo mais elevado num longo período; 
✓ Dificuldade para se comunicar com outros painéis; 
✓ Alto consumo de energia; 
✓ Demora na elaboração de projectos; 
39 
 
 
✓ Dificuldade na manutenção e diagnóstico de problemas; 
✓ Menor confiabilidade. 
Figura 1: Painel com relés não programáveis, contactores, etc. 
 
 
 
 
Aparecimento do CLP 
 
Tendo em conta os problemas verificados noutrora com os painéis a relés, 
em 1968, David Emmet e Milliam Stone da GM (General Motors Corporation) 
– Fabricante de Automóveis, desafiaram as empresas de electrónica e informática 
a criarem um computador capaz de automatizar os processos industriais, 
substituindo o tipo de controlo que se tinha até então na altura. Foi aí que, em 
1969, surgiu o CLP (MODICON 084), pelo inventor Eng. Richard Morley 
(1932 – 2017) e sua equipa. 
Então: 
 
CPL: Um computador para controlar máquinas e processos industriais 
utilizando uma lógica programável. 
Figura 2: Imagens de CLPs distintos 
40 
 
 
 
 
 
Vantagens do CLP 
 
✓ Ocupação de menos espaço; 
✓ Processamento das informações muito mais rápido; 
✓ Facilidade no acto da alteração do projecto; 
✓ Custo menos elevado num longo período; 
✓ Facilidade para se comunicar com outros painéis; 
✓ Baixo consumo de energia; 
✓ Mias rápido na elaboração de projectos; 
✓ Facilidade na manutenção e diagnóstico de problemas; 
✓ Maior confiabilidade. 
 
2. Principais Fabricantes de CLP 
 
 
✓ AB – ALLEN BRADLEY 
✓ ATOS – SIEMENS 
✓ AUTOS – AROMAT✓ WEG – KLOCNER MOELLER 
✓ ROCKWELL 
✓ SCHNEIDER 
✓ EMERSON 
✓ GE/FANUC 
✓ OUTROS 
Figura 3: Percentagem de fabricação de CLP por partes de algumas 
concessionárias 
41 
 
 
 
 
 
 
 
 
Revisão sobre sistema automático 
 
 
1. Definição 
Para que o CLP funcione são necessários outros acessórios/componentes 
do sistema automático, tais como: Sensores, actuadores, controladores, etc. 
a) Sensor: é um órgão/dispositivo que detecta alguma característica do 
ambiente (temperatura, pressão, velocidade, nível, etc.) e transforma em 
informação para um outro elemento (controlador no caso). No caso do 
nosso corpo humano, os sensores seriam os órgãos de sentido (audição, 
olfacto, visão, paladar e tacto). 
b) Controlador (CLP, Microcontroladores, etc.): recebe o sinal através do 
sensor, processa esse sinal, e, através da sua programação interna, emite 
sinais de saída para os actuadores. 
c) Actuador (Motor eléctrico, bobina, cilindro, etc.): O que recebem sinal 
da saída do controlador e transformam-na em um trabalho útil. No corpo 
humano seriam os músculos (pernas, cabeça, braços, etc.). 
 
2. Sistema de Controlo Automático 
42 
 
 
Como estudamos no ciclo passado, o sistema automático é aquele que 
executa tarefas quase que sem a intervenção humana. Com tudo, existem dois 
tipos de controlo: 
2.1. Controlo em Malha Fechada 
 
Um controlo em malha fechada é aquele que os dados de saída dependem 
dos de entrada e intercomunicam-se, ou seja, todos os circuitos que envolvem 
sensores. Em geral é o tipo de controlo mais utilizado a nível industrial. 
Figura 4: Controlo de malha fechada 
 
 
2.2. Controlo em Malha Aberta 
 
Um controlo em malha aberta é aquele que que os dados de saída não 
dependem dos dados de entrada, ou seja, normalmente o controlador actua, 
através de sua programação interna, por tempo, contagem ou pulso. 
Figura 5: Controlo em malha aberta 
 
 
NB: Exemplo do Controlo em Malha Fechada e Malha Aberta 
 
Suponhamos que se pretenda encher um tanque de água através de um sistema 
automático. A água sai de X (Rio) para Y (Tanque) através de uma electrobomba 
(B) e duas válvulas nas condutas de sucção e recalque, um sensor de nível e um 
controlador. O sistema deve funcionar de tal maneira que, quando se liga a 
electrobomba, enche-se o tanque, depois de atingir o nível alto, desliga-se a 
43 
 
 
bomba automaticamente. O mesmo sistema deve ter duas opções distintas (CMF 
e CMA). 
 
1º CASO: Controlo em Malha fechada: Quando o nível de água atingir o seu 
máximo no tanque, o sensor NH envia um sinal na entrada I do controlador. 
Este por sua vez, com a sua programação interna, emite um sinal (Saída Q1) 
para desligar a electrobomba (Ver na figura, linha vermelha). 
2º CASO: Controlo em Malha aberta: Quando o nível de água atingir o seu 
máximo no tanque, através da programação interna do controlador (pelo 
temporizador), emite um sinal (Saída Q2) para desligar a electrobomba (Ver na 
figura, linha verde). 
Figura 6: Exemplo de CMF e CMA 
 
 
1. Classificação dos PLCs 
 
Em geral (cada fabricante adopta sua maneira de classificação) os PLCs 
são classificados em função do número de I/O: 
❖ Nano PLC: menos de 15 I/O; 
❖ Micro PLC: 15 a 128 I/O; 
❖ PLC de Médio Porte: 128 a 512 I/O; 
❖ LARGE – PLC de Grande Porte: Mais de 512 I/O. 
 
2. Tipo de PLCs 
❖ Compactos: Todos os componentes do PLC vêm embutidos numa 
mesma unidade. 
44 
 
 
 
 
 
❖ Modulares: Há possibilidades, através de RACK/CHASSI, 
aumentar ou diminuir o nº de I/O. 
 
 
 
Estrutura/Arquitectura de um Autómato Programável- CLP 
O CLP é constituído por duas partes principais: 
 
✓ Hardware – Parte Física 
✓ Software – Parte Lógica 
Componentes Hardware do CLP 
a) Fonte de Alimentação: tem por finalidade converter a tensão de ali- 
mentação (110 a 220 Vca) para a tensão de alimentação dos 
circuitos eletrônicos (5 a 12 Vcc), bem como manter a carga da 
bateria e fornecer tensão para alimentação das entradas e saídas 
(12 ou 24Vcc) 
✓ Mantem a alimentação eléctrica dos circuitos internos do CLP; 
✓ Possui filtros para atenuar as interferências da rede; 
✓ Proteger o CLP contra os surtos; 
b) CPU (Central Processing Unit) Unidade Central de processamento – 
a CPU é responsável pelo funcionamento lógico de todos os circuitos. 
45 
 
 
Realiza operações lógicas, aritméticas, tem- porização, controle, 
etc. 
✓ É o Cérebro do PLC; 
✓ Geralmente é o microprocessador – Efectua toda cálculos da 
programação e o processamento da lógica; 
✓ Junto da CPU, também temos: 
❖ MEMÓRIA DE PROGRAMA: Armazena o programa por 
enquanto o PLC estiver desligado; 
❖ MEMÓRIA DE DADOS: Armazena dados durante o 
funcionamento do PLC (Ex: os cálculos). 
c) Circuitos auxiliares – são circuitos responsáveis pela proteção de 
falhas na operação do CLP, como evitar o acionamento indevido das 
saídas quando da energização do PLC. 
d) Módulos (SLOTS) – I/O (E/S) 
❖ ENTRADAS (INPUTS) – I (E): Onde o PLC recebe os dados de 
entrada vindo dos sensores; 
❖ SAÍDAS (OUTPUTS) – O (S): Onde o PLC controla os 
actuadores. 
e) Interface de Comunicação 
✓ Por onde o PLC se comunica com o computador (para extrair ou 
carregar software); 
✓ Por onde o PLC pode se comunicar com outro PLC, IHM, Inversor 
de frequência ou outros dispositivos; 
✓ NB: Muitas vezes a interface de comunicação vem conectada com 
a CPU do PLC. 
 
 
Figura: Arquictetura física de um PLC 
46 
 
 
 
 
 
 
 
Generalidade dos I/O 
 
 
 
Como vimos anteriormente, I/O ou E/S são módulos de Entrada e Saída do 
PLC. 
 
 
Tal como ilustra a figura anterior, os I/O (tanto as entradas como saídas) 
podem ser: 
✓ Digital (Discretos) 
✓ Analógico 
1. INPUTS/OUTPUTS (ENTRADAS/SAÍDAS) DIGITAIS 
 
São aquelas que só possuem dois estados possíveis (0 ou 1). 
47 
 
 
Exemplos de Sinal Digital de Entrada: Botão de Pressão, detectores 
indutivos e capacitivos, sensor de presença e fotocélula, termostato, nivelostato, 
pressostato, etc. Exemplos de Sinal Digital de Saída: Cilindros, motores, 
contactores, relés, lâmpadas, etc. 
 
 
NB: As saídas podem ser de diferentes voltagens. Com tudo, geralmente as 
saídas são de 24VDC. 
2. INPUTS/OUTPUTS (ENTRADAS/SAÍDAS) ANALÓGICAS 
 
São aqueles que possuem vários estados possíveis, ou seja, várias 
intensidades possíveis. 
Exemplos de Sinal analógico de Entrada: sensor – transmissor de 
temperatura, pressão, nível, velocidade, luminosidade, etc. Exemplos de Sinal 
analógico de Saída: Motores com regulação de velocidade, inversor de 
frequência, válvulas proporcionais, etc. 
 
 
NB: Para os sinais analógicos, os padrões adoptados para conversão do sinal 
mecânico – (temperatura, pressão, nível, etc.) em sinal eléctrico, são os que se 
seguem na figura seguinte: 
48 
 
 
 
 
 
OBS: Os sinais mecânicos são tomados apenas os valores – Mínimo e Máximo 
para a conversão de sinal. 
Abragência dos I/O 
1. INPUTS/ENTRADAS – (I) 
 
Normativamente, as entradas são representadas pela letra I (tipo – I1, I2, I3, 
etc.). 
1.1. Entradas Digitais 
✓ AC (De corrente alternada) 
✓ DC (De corrente contínua) 
 
AC (de corrente alternada) – não possui uma polaridade definida. Se as 
entradas do PLC forem de corrente alternada, deve-se fazer entrar um sinal de 
corrente alternada pelos terminais de entrada (I1, I2, I3, etc. conectado com o 
ponto comum - COM). 
 
 
DC (de corrente contínua) – possuem uma polaridade definida (+ e –). 
Existem dois tipos de entradas digitais DC: 
 
a) SINK (–) ou tipo P: Em português – Pia 
49 
 
 
 
 
 
b) SOURCE (+) ou tipo N: Em português – Fonte 
 
 
NB: A fonte de alimentação deve ser polarizada de tal maneira a criar uma 
diferença de potencial na entrada em que se pretende utilizar. 
1.2. Entradas Analógicas 
 
Cumpre as mesmas condições, todavia, com os padrões de conversão: 
 
0 --- 10V 
4 --- 20mA 
 
2. OUTPUTS/SAÍDAS – (Q ouO) 
 
Normativamente, as saídas são representadas pela letra Q (tipo – Q1, Q2, Q3, 
etc.). 
2.1. Saídas Digitais 
✓ Controladas com TRIAC – Apenas para controlar sinais de saída em 
corrente alternada (AC). Durável e rápido no chaveamento (ns). 
✓ Controladas com Transístor (SINK – Tipo N ou SPURCE – Tipo 
P) – Apenas para controlar sinais de saída em corrente Contínua (DC). 
Durável e rápido no chaveamento (ns). 
✓ Controladas com Relés – Para controlar sinais de saída em corrente 
alternada e corrente contínua (DC e AC). Estas são as mais utilizadas 
face à versatilidade, todavia, apresentam pequenas desvantagens: 
Lentidão no chaveamento (10 à 30ms); Desgastes mecânicos por causa 
50 
 
 
das partes móveis. Não são recomendados para certos processos e 
quando se pretende efectuar abertura e fechamento de modo 
permanente. 
 
 
OBS: Em geral, a utilização dessas saídas depende muito do actuador a 
ser accionado (Relé, contactor, motor, cilindro, válvula, etc. 
As saídas podem também ter um ponto comum ou não. Caso não tiver um 
ponto comum, significa que cada saída se fará acompanhar de dois terminais. 
2.2. Saídas Analógicas 
 
Cumpre as mesmas condições, todavia, com os padrões de conversão: 
 
0 --- 10V 
4 --- 20mA 
 
 
Modo de Funcionamento dos Autómatos Programáveis-SCAN 
(Ciclo de varredura) do CLP 
 
1. SCAN (CICLO DE VARREDURA) DO CLP 
Fazer o scan de CLP significa operacionalizar o CLP em todos os aspectos. 
Suponha que no circuito a seguir pretende-se: Ao pressionar o botão de pressão 
B, liga o motor M tendo em conta a programação instalada na CPU do PLC. 
51 
 
 
 
 
 
OBS: Os passos que o CLP segue para concretizar essa operação é que 
designada como SCAN DO CLP. 
 
 
 
 
Inicialização: Neste ponto alimenta-se o PLC Todo numa fonte de 
electricidade e prontifica-se para operação (na ordem dos ms). 
Leitura das Entradas: Quando se faz, espécie de uma fotografia em 
todos os dados das entradas e se armazena os mesmos em uma memória RAM da 
CPU-PLC (na ordem dos ms). 
Execução do Programa: Quando o CLP faz a comparação dos dados de 
entrada com a programação instalada e executa-o (na ordem dos ms). 
Actualização das Saídas: A fase em que os módulos de saída recebem o 
comando a partir da CPU e ordenam os actuadores (na ordem dos ms). 
Housekeeping: Em português quer dizer – Serviço de Limpeza, sendo 
uma faze onde o PLC faz um diagnóstico completo entre o PLC, seus 
componentes internos e os de ligação externa (computador, IHM, Redes e outros) 
(na ordem dos ms). 
NB: O tempo total do scan do PLC depende de(o): 
 
✓ Modelo da CPU-PLC; 
52 
 
 
✓ Tamanho da programação lógica; 
✓ Quantidade de I/O. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEMA 4: PRAGRAMAÇÃO DE AUTÓMATOS PROGRAMÁVEIS-CLP 
(CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS) 
 
 
Para que o hardware possa executar a função desejada, o CLP 
necessita de um programa (software) que informe a sequência de tarefas a 
serem realizadas. Este programa deve ser gravado na memória do CLP, 
procedimento realizado através da conexão com um computador ou através do 
próprio CLP, em determinados modelos. 
O programa pode ser expresso através de diferentes linguagens de 
progra- mação, as quais permitem ao programador manifestar as relações 
entre as entradas e saídas do CLP por meio de comandos, blocos, símbolos ou 
figuras. 
Na atual geração de CLP, são empregadas linguagens de alto nível, as 
quais possuem uma série de instruções de programação predefinidas. Isto 
aproxima as linguagens de alto nível da linguagem humana, facilitando o 
trabalho do programador. As chamadas linguagens de programação de baixo 
53 
 
 
nível ou linguagens de máquina exigem maior habilidade do programador, o 
qual necessita de boa compreensão do hardware do equipamento, porém 
demandam um menor tempo de processamento. 
Segundo IEC 61131 – 3, Existem cinco (5) linguagens de programação 
distintas: 
 
GRÁFICAS 
❖ LADDER (LD): Mais usual internacionalmente 
❖ GRAFCET (SFC) 
❖ DIAGRAMA DE BLOCOS (FBD) 
TEXTUAIS 
❖ LISTA DE INSTRUÇÕES (LI): Mais antiga 
❖ TEXTO ESTRUTURADO (ST): Igual ao que se usa nos 
computadores 
a) Lista de instruções – esta é uma linguagem de programação do tipo 
textual e não utiliza símbolos gráficos. É muito potente, mas não se tem 
a visão rápida do funcionamento do programa e requer muito tempo do 
programador para a pesquisa de falhas no programa. É praticamente a 
linguagem de máquina, ou seja, usa diretamente as instruções do 
microcomputador. 
A figura abaixo mostra um exemplo da linguagem escrita na forma 
booleano, contendo linhas de instruções alfanuméricas. 
 
 
Figura: Exemplo da linguagem por lista de instruções 
 
 
 
 
b) Diagrama de blocos – esta é uma linguagem composta de uma série 
de símbolos gráficos clássicos da lógica combinatória. É a mais usada 
pelos técnicos com experiência em eletrônica digital. A representação 
gráfica é feita através de portas lógicas. A Figura abaixo mostra um 
54 
 
 
exemplo da linguagem, o qual desempenha a mesma função do 
exemplo da figura acima da lista de instruções. 
c) Diagrama de contactos (Ladder)- esta é a linguagem de programação 
mais utilizada em CLPs, sendo semelhante a um diagrama eléctrico. 
Também é conhecida como diagrama de relés, diagrama escada ou 
diagrama Ladder. A figura abaixo mostra um exemplo da linguagem, o 
qual desempenha a mesma função dos exemplos das duas figuras 
acima. Esta linguagem de programação será estudada em detalhes já a 
seguir. 
 
 
 
Figura: Exemplo da linguagem por diagrama de contatos 
 
 
 
Lógica de Contactos -LAD (LADDER) 
 
Os diagramas de contatos são uma forma de programação de CLPs por 
meio de símbolos gráficos, representando contatos e bobinas. Os diagramas 
são compostos estruturalmente de duas linhas verticais e de linhas horizontais 
(escada), sob as quais são colocadas as instruções a serem executadas, como 
mostra a figura. As instruções podem ser contatos, bobinas, temporizadores, 
contadores, etc. 
O programa deve ser construído partindo do pressuposto de que as 
instruções devem ser “energizadas” a partir de um “caminho de corrente” 
entre as duas barras, sendo que o fluxo simulado de “corrente elétrica” em 
uma lógica flui no sentido da barra da esquerda para a barra da direta. A barra 
da direita pode ser omitida da representação. 
Cada uma das linhas horizontais é uma sentença lógica onde os 
contatos são as entradas das sentenças, as bobinas (localizadas na 
extremidade direita) são as saídas e a associação dos contatos é a lógica. As 
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ligações são os “fios” de interconexão entre as células da lógica ladder 
(contatos, bobinas e blocos de funções). Podem- se ter ligações na horizontal 
e na vertical. 
A figura abaixo mostra os três principais elementos dos diagramas de 
contactos, sua simbologia e elemento eléctrico equivalente. 
 
 
Figura: Principais elementos dos diagramas de contactos 
 
 
Instruções Básicas 
Existem diversas funções avançadas para uso nos diagramas de 
contatos. Algumas destas funções são abordadas a seguir, com suas 
representações no diagrama de contatos. 
✓ Função set-tem por finalidade acionar uma bobina e mantê-la 
acionada mesmo após cessar o estímulo, por exemplo, mesmo após o 
botão que a acionou ser solto. 
✓ Função reset-tem por finalidade desacionar uma bobina previamente 
acionada pela função set. 
 
Figura: Representação de Set e Reset 
d) Temporizador-tem por finalidade acionar ou desligar uma memória 
ou uma saída de acordo com um tempo programado. Ele funciona com 
um sistema de reconhecimento de pulsos. 
No temporizador com retardo na energização, por exemplo, uma saída 
será ligada após decorrido um determinado tempo a partir do acionamento do 
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temporizador. No temporizador com retardo na desenergização, uma saída 
será desligada após decorrido um determinado tempo apartir do acionamento 
do temporizador. Essas funções são utilizadas, por exemplo, em chaves de 
partida de motores de indução, como a partida estrela-triângulo. 
e) Contador-tem por finalidade activar uma memória ou uma saída após 
uma determinada contagem de eventos. Um contador crescente pode, 
por exemplo, acionar uma saída após um botão ou um sensor ter sido 
acionado um determinado número de vezes previamente programado. 
 
Figura: Representação de Contador 
 
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Figura: Representação de funções avançadas 
 
 
f) Bloco Comparador 
Tal como na matemática, e por ser lógia, na programação em LADDER 
também temos os famosos comparadores. 
 
DESCRIÇÃO REPRES. 
MATEMÁTICA 
REPRES. 
PROGRAMAÇÃO 
Igual = = 
Diferente ≠ < > 
Maior > > 
Menor < < 
Maior ou Igual ≥ >= 
Menor ou Igual ≤ <= 
 
 
Suponha agora que pretendemos construir um semáforo com 3 LEDs, 
sendo que: LED GREEN (Y0) em 10s, LED YELLOW (Y1) em 5s e LED RED 
(Y2) em 15s. Fâ-lo-emos utilizando os blocos comparadores. 
 
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1. Contactos de Borda – Superior/Inferior 
 
Os contactos auxiliares de borda são muito importantes na programação 
em linguagem LADDER. Essencialmente servem para casos de set e resset 
utilizando memória binária de pulsos. 
 
 
2. Comando MOV 
 
Em geral o comando MOV, desloca um valor para uma variável. Quer dizer 
que, a partir de uma chave selectora, pode se selecionar diversos tipos de 
actividades e instantes diferentes.