TEMA 03 MECANISMOS DE CONTROLE EM MANUTENÇÃO ESTUDO DE CASO

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AULA 3 
GESTÃO DA MANUTENÇÃO 
DE TECNOLOGIAS DE 
INFORMAÇÃO INDUSTRIAL 
Profª Cassiana Fagundes da Silva 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Com o avanço tecnológico tornou-se possível melhorar o controle e o 
monitoramento dos processos, principalmente nos sistemas industriais. Isso se 
deve ao desenvolvimento de mecanismos de controle e técnicas, como o 
comando numérico computadorizado, que possibilitaram o uso de controladores 
lógicos programáveis em equipamentos industriais. 
Posteriormente a essa evolução, os robôs foram sendo aprimorados e 
inseridos no processo de manufatura industrial, permitindo melhor controle e 
gerenciamento dos sistemas supervisórios. Nesse sentido, esta aula tem como 
objetivo apresentar: 
• Entender os mecanismos de controle; 
• Conceituar o comando numérico computadorizado; 
• Identificar um controle lógico programável - CLP; 
• Compreender os robôs industriais; 
• Conceituar os sistemas supervisórios e seus principais tipos. 
CONTEXTUALIZANDO 
Os sistemas automatizados estão sendo cada vez mais usados por 
indústrias e equipamentos de alta tecnologia, como aviões e navios. Esses 
sistemas são utilizados para integrar, de forma funcional, os maquinários 
utilizados em um equipamento de alta tecnologia, bem como para reduzir a 
quantidade de mão de obra necessária em um processo industrial ou para 
supervisionar um sistema de forma a notificar o operador sobre possíveis falhas – 
ou, até mesmo eliminar o problema, caso venha a ocorrer. 
TEMA 1 – MECANISMOS DE CONTROLE 
Vários são os tipos de sistemas de controle e mecanismos de controle, 
porém, independentemente dos tipos de controle existentes, estes apenas são 
executados por meio de comandos. Comando é uma sequência em um sistema 
em que uma ou mais grandezas influenciam o processo, como grandezas de 
entrada e grandezas de saída, conforme as leis próprias do sistema. 
Um comando é executado em malha aberta quando as variáveis de entrada 
(xi) fornecem informações para o comando que processa essas informações, 
 
 
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conforme sua construção interna, e libera informações de saída que influenciarão 
o fluxo de energia, conforme ilustrado na Figura 1. 
Figura 1 – Fluxo de variáveis de entrada e resultado 
 
Fonte: Seleme, 2008, p. 141. 
Já no comando para um sistema de malha fechada, a variável controlada 
deve estar sempre em torno de um valor desejado e inicialmente estabelecido 
(Figura 2). 
Figura 2 – Característica de um controle automático 
 
Fonte: Seleme, 2008, p. 142. 
Quando ocorre um desvio da variável controlada, um sinal de erro aparece 
pela comparação entre as variáveis de referência e a controlada, sendo que esse 
sinal de erro é atuador no sistema de regulação e responsável pela emissão do 
sinal de autocorreção. A Figura 3 ilustra o sentido de um fluxo executado em uma 
cadeia de comando. 
Figura 3 – Sentido do fluxo de uma sequência de comandos 
 
Fonte: Seleme, 2008, p. 142. 
 
 
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O fluxo de sequência de comando mostra o percurso de um sinal desde a 
entrada, processamento e conversão até a saída. 
Algumas características como tipo de informação, processamento de sinais 
e características técnicas diferenciam as operações de comandos. 
A diferenciação em relação ao tipo de informação diz respeito à forma como 
o comando realiza a leitura para o tratamento de sinais: 
• Comando analógico – comandos são executados, no quadro de tratamento, 
com sinais analógicos. 
• Comando digital – comando que, no quadro de tratamento, trabalha com 
informações representadas por números. 
• Comando binário – comando que, dentro do processamento de sinais, 
trabalha, na maioria das vezes, com sinais binários. 
No caso da diferenciação segundo o processamento de sinais, este se 
refere à forma como os sinais de um comando são interligados e processados. 
Nesta diferenciação os comandos podem ser subdivididos, conforme o Quadro 1. 
Quadro 1 – Diferenciação pelo processamento de sinais 
Comando Descrição 
Síncrono Procedimento de sinais é realizado sincronicamente em relação a um sinal do ciclo. 
Assíncrono Comando trabalha sem sinal de ciclo. Toda e qualquer modificação é produzida pelos sinais de entrada. 
De interligações Associa às condições dos sinais de entrada certas condições dos sinais de saída. 
Sequencial Comando com sequência compulsória, realizado passo a passo. 
Sequencial 
temporizado 
Comando sequencial cujas condições de sequência dependem somente do 
tempo para produzi-las. 
Sequencial 
dependente da 
operação 
Comando sequencial cujas condições de sequência dependem somente 
dos sinais do sistema de comando (operação). 
Fonte: Seleme, 2008, p.148. 
Em relação às diferenciações encontradas nas características técnicas 
gerais, estas são comparadas à possibilidade de utilização de várias modalidades 
na concepção de um dispositivo automático qualquer, de modo que esse 
dispositivo possa diminuir os custos e apresentar uma eficiência técnica desejável 
nos equipamentos e elementos de automação. 
 
 
 
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TEMA 2 – COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO 
No início da década de 1950, um convênio foi firmado entre a Força Aérea 
Norte-Americana e o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) para o 
desenvolvimento de uma nova máquina-ferramenta, capaz de fabricar 
rapidamente peças com geometria extremamente complexa. A equipe do Dr. John 
Pearson adaptou a uma fresadora convencional um complexo sistema 
eletromecânico que controlava a movimentação das ferramentas e peças na 
máquina. Esse sistema utilizava, basicamente, um grande número de relés 
conectados por cabos. Estava sendo desenvolvida a primeira máquina de 
comando numérico. 
Atualmente, com os avanços tecnológicos, as empresas têm investido 
maciçamente em tecnologia, procurando aumentar a produtividade e a qualidade 
dos produtos sem aumento nos custos de fabricação, condições essenciais para 
a sua sobrevivência em uma economia globalizada. Com esses avanços, 
principalmente na eletrônica, torna-se viável a utilização do computador 
juntamente com os processos de usinagem dos metais, caracterizando a máquina 
de controle numérico computadorizado (CNC). 
O CNC é uma técnica que utiliza uma série de números, letras ou símbolos, 
que quando são codificados podem transmitir instruções para máquinas que 
realizam tarefas. Inicialmente, o CNC é uma técnica que foi desenvolvida para as 
chamadas máquinas-ferramentas, e atualmente pode ser utilizada em diversos 
tipos de máquinas em vários processos produtivos. A Figura 4 demonstra os 
componentes básicos de um controle numérico: programa de instruções; unidade 
de controle da máquina e equipamentos de processamento. 
Figura 4 – Componentes básicos de um CNC 
 
Crédito: Timofeev Vladimir/Shutterstock. 
 
 
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Já os comandos numéricos computadorizados são compostos por: eixos 
de deslocamento; transmissões; dispositivos de medida de posição e de 
deslocamento; ferramenta principal ou cabeça (árvore); sistemas de aperto das 
peças; sistemas de mudança das ferramentas; eixos complementares de rotação 
e de deslocamento. 
Os eixos de deslocamento são responsáveis por designar que as máquinas 
CNC sempre utilizem o conceito de eixos lineares: direções dos deslocamentos 
principais das partes móveis da máquina, como, por exemplo, da mesa porta-
peças, da cabeça, da torreta etc. As máquinas de comando numérico estão 
providas de um número de eixos principais. Convencionalmente, esses eixos 
designam-se por X, Y, Z. A designação e a descrição dos eixos de cada tipo de 
máquina de comando numérico é normalizada (Z // árvore). Os tornos dispõem de 
dois eixos lineares principais, enquanto as fresadoras estão dotadas de três. 
Como vantagens de utilização, as máquinas CNC têm a flexibilidade, a 
usinagem de perfis complexos, precisão e repetibilidade, menor necessidade de 
controle de qualidade, melhoria da qualidade de usinagem, custos reduzidos de 
armazenamento,velocidade de produção elevada e custos reduzidos de 
ferramentas. 
TEMA 3 – CONTROLE LÓGICO PROGRAMÁVEL 
O controlador lógico programável (CLP) teve origem na indústria 
automobilística, na década de 1970, e surgiu para facilitar as mudanças ocorridas 
nas linhas de montagem, visto que a cada mudança no processo deveriam ser 
alterados os painéis de comando e controle. 
O CLP é projetado para arranjos de múltiplas entradas e saídas, faixas de 
temperatura ampliadas, imunidade a ruído elétrico e resistência à vibração e 
impacto. Programas para controle e operação de equipamentos de processos de 
fabricação e mecanismo normalmente são armazenados em memória não volátil 
ou com bateria incorporada. Um CLP é um exemplo de um sistema em tempo real, 
considerando que a saída do sistema controlado por ele depende das condições 
da entrada. 
Um CLP é um tipo de computador industrial que pode ser programado para 
executar funções de controle (Figura 5). Esses controladores reduziram muito a 
fiação associada aos circuitos de controle convencional a relé, além de 
apresentarem outros benefícios, como a facilidade de programação e instalação, 
 
 
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controle de alta velocidade, compatibilidade de rede, verificação de defeitos e 
conveniência de teste e alta confiabilidade. 
Figura 5 – Controlador Lógico Programável – CLP 
 
Crédito: Surasak_Photo/Shutterstock. 
Um CLP pode ser dividido em partes, como mostra a Figura 6: uma unidade 
central de processamento (CPU), a seção de entrada/saída (E/S), a fonte de 
alimentação e o dispositivo de programação. 
Figura 6 – Partes de um CLP 
 
 
A UCP tem por objetivo controlar e supervisionar todas as operações 
realizadas nos circuitos eletrônicos do CLP, por meio de instruções que estão 
 
 
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armazenadas na memória. Toda a comunicação entre a UCP, o bloco de memória 
e os módulos de entrada e saída são realizadas por meio de barramentos. Cabe 
ressaltar que, atualmente, todos os CLPs funcionam e operam as instruções por 
meio de microprocessadores, assim como possuem vários conectores para 
interligá-los a outros equipamentos via cabos, quando necessário. 
Os blocos de memória armazenam os programas desenvolvidos pelos 
usuários e pelos fabricantes. Esses blocos desempenham funções de 
armazenamento do programa desenvolvido pelo fabricante, do código 
desenvolvido pelo usuário e dos dados do programa desenvolvido pelo usuário. 
Nota-se que a memória CLP é organizada hierarquicamente, sendo que o 
nível superior se encontra junto ao processador e é construído por registradores. 
Posteriormente; tem-se a memória cache e então a memória principal. 
Já os módulos de entrada e saída de um CLP permitem a conexão da 
interface com o sistema externo e recebem sinais dos sensores, e os módulos de 
saída comunicam aos atuadores qual será a ação de controle ou sinalização. Em 
relação às fontes de alimentação, nos CLPs elas podem ser externas e internas. 
O termo arquitetura pode se referir ao equipamento, ao programa do CLP 
ou a uma combinação dos dois. Um projeto de arquitetura aberta permite que o 
sistema seja conectado facilmente aos dispositivos e programas de outros 
fabricantes, e utiliza componentes de prateleira que seguem padrões aprovados. 
Um sistema com arquitetura fechada é aquele cujo projeto é patenteado, 
tornando-o mais difícil de ser conectado a outros sistemas. 
A maioria dos sistemas de CLP é patenteada; logo, torna-se necessário 
verificar se o equipamento ou programa genérico que será utilizado é compatível 
com esse CLP específico. Além disso, embora os conceitos principais sejam os 
mesmos para todos os métodos de programação, é possível que existam algumas 
diferenças de endereçamento, alocação de memórias, reaquisição e manipulação 
de dados para modelos diferentes. Consequentemente, os programas não podem 
ser intercambiados entre os diferentes fabricantes de CLP. 
Nesse contexto, diz-se que o funcionamento do CLP se baseia em um 
conjunto de instruções conhecido como programa e os sinais dos sensores 
acoplados às máquinas são aplicados às entradas do controlador. Para cada ciclo 
ou varredura, existem três etapas: etapa de entrada, etapa de programa e etapa 
de saída. 
 
 
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As funções básicas de um CLP são: combinar os sinais para acionar o 
equipamento certo no momento correto; substituir a tradicional ligação feita com 
relés e outros elementos de combinação, otimizando espaço e reduzindo custo e 
tempo para desenvolvimento; e verificação e instalação de um equipamento. 
Segundo Seleme (2008), as principais características de um controlador 
lógico programável são: 
• Hardware e dispositivo de fácil controle e rápida programação ou 
reprogramação, com mínima interrupção da produção; 
• Capacidade de operação em ambiente industrial; 
• Sinalizadores de estado e módulos tipo plug-in de fácil manutenção e 
substituição; 
• Hardware ocupando espaço reduzido, com baixo consumo de energia; 
• Capacidade de alimentar, de forma contínua ou chaveada, cargas que 
consomem correntes de até 2 A; 
• Custos de compra e de instalação competitivos em relação aos sistemas 
de controle convencionais; 
• Conexão com outros CLPs pela rede de comunicação. 
Um controlador lógico programável é um dispositivo adequado para a 
utilização industrial e pode ser programado, facilitando o controle das entradas e 
saídas de informações que se destinam a vários tipos de máquinas controladas 
existentes no sistema. 
Se comparado a outros dispositivos industriais, o CLP tem vantagens 
relacionadas ao seu menor espaço ocupado e menor potência elétrica requerida, 
além de reutilização, confiabilidade, fácil manutenção e maior flexibilidade. 
TEMA 4 – DISPOSITIVOS ROBÓTICOS 
A palavra robô tem sua origem atribuída ao escritor tcheco Karel Capek, 
que utilizou em seus livros o termo tcheco robota (que significa trabalhador 
escravo). Esse termo, traduzido para o inglês, tornou-se robot, e teve o seu uso 
popularizado pelo escritor Issac Asimov com seu livro “Eu, Robô”, de 1950, data 
em que pela primeira vez foi utilizado o termo robótica para denominar ciência que 
estuda os sistemas robóticos. 
Os conceitos básicos dos robôs industriais modernos permanecem 
praticamente os mesmos, havendo, porém, um grande desenvolvimento dos seus 
 
 
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sistemas de controle, principalmente devido ao desenvolvimento dos sistemas 
computadorizados. Essa evolução permitiu um grande salto na velocidade de 
trabalho e, principalmente, na complexidade das tarefas realizadas pelos robôs 
industriais. 
Um robô industrial (Figura 7) se difere dos dispositivos automatizados 
programáveis pela capacidade de interatividade com um ambiente por meio de 
sensores, bem como por ter capacidade de tomar decisões em função do 
ambiente no qual está inserido, além de ter um posicionamento completo de uma 
ferramenta por meio de movimentos de rotação ou de translação e, por fim, por 
possuir capacidade de manipulação coordenada e hábil. 
Um robô industrial é um manipulador reprogramável, multifuncional, 
projetado para mover materiais, peças, ferramentas ou dispositivos especiais em 
movimentos variáveis, programados para a realização de uma variedade de 
tarefas. 
Figura 7 – Estrutura de um robô industrial 
 
Os sistemas de controle dos robôs normalmente estão localizados 
externamente à sua parte mecânica, normalmente em um gabinete metálico 
chamado controlador. 
Nesse sentido, os dispositivos robóticos nem sempre são utilizados na 
indústria, devido ao alto custo inicial de implementação: o tempo necessário para 
 
 
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recuperar o investimento de um robô depende diretamente dos custos de compra, 
de instalação e de manutenção. 
Para implantar um sistema automatizado utilizando dispositivos robóticos é 
necessário levar em consideração as condições: 
• Número de empregados substituídos por robôs; 
• Número de turnos realizados por dia; 
• Produtividadecomparada ao seu custo; 
• Custo de projeto e manutenção; 
• Custo dos equipamentos periféricos. 
Para Rosário (2009), 60% dos robôs instalados no Brasil desenvolvem 
atividades relacionadas à indústria automobilística. 
TEMA 5 – SISTEMAS SUPERVISÓRIOS 
Para Rosário (2009, p. 51), os softwares desenvolvidos para automação 
industrial foram impulsionados pela adoção dos protocolos digitais, tanto na forma 
de software embarcado quanto de ferramentas de software para supervisão, 
controle, calibração e configuração remota de instrumentos de campo. 
Entende-se software de supervisão como um programa computacional que 
permite a comunicação entre um computador e uma rede de automação, trazendo 
ferramentas padronizadas para a construção de interfaces entre o operador e o 
processo. 
Os softwares supervisórios apresentam como principal função a 
visualização e a operação do processo de forma centralizada. Esses sistemas são 
normalmente utilizados para automatizar a monitoração e os controle dos 
sistemas automatizados por meio do recolhimento de dados em ambientes 
complexos. 
O sistema supervisório mais conhecido e utilizado nos sistemas industriais 
é o SCADA (do inglês, Supervisory Control and Data Acquisition), que permite 
receber orientações do Sistema de Gestão da Produção para determinar as 
operações de produção. 
Inicialmente os sistemas SCADA eram telemétricos e permitiam informar, 
periodicamente, o estado corrente do processo industrial, por meio do 
monitoramento de sinais representativos de medidas e de estados de dispositivos, 
usando painéis de lâmpadas e de indicadores sem que houvesse qualquer 
 
 
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interface de aplicação com o operador. Com o avanço tecnológico e a evolução 
dos computadores e sistemas de comunicação, os sistemas SCADA melhoraram 
a eficiência do processo de monitoramento e controle, disponibilizando em tempo 
útil o estado atual do sistema por meio de previsões gráficas e relatórios. Os 
principais elementos de um sistema SCADA são: 
1. Sensores e atuadores: elementos de contato com o processo e fontes das 
informações para o sistema SCADA; 
2. CLPs/RTUs: conectados a sensores, atuadores e redes, efetuam a coleta 
de dados e realizam ações de controle sobre o processo; 
3. Redes de comunicação: a principal rede de comunicação, no caso, é entre 
CLPs/RTUs e as estações de monitoramento central; 
4. Estações de monitoramento central: onde é realizada a supervisão do 
sistema, registro e análise de dados, gerenciamento de alarmes, podendo 
atuar sobre setpoint de controladores e outras ações sobre o processo. 
A Figura 8 ilustra uma arquitetura típica de um sistema SCADA. 
Figura 8 – Arquitetura do sistema SCADA 
 
Fonte: Rosário, 2009, p. 52. 
Dentre as principais funções do sistema SCADA estão: 
• Visualização de dados: dispõe de IHM, permitindo fácil visualização e 
análise de variáveis do processo, alarmes e condições de operação. 
Permite também interação com determinadas variáveis do processo. 
Proporcionada pelo Sistema Supervisório; 
 
 
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• Alarmes: gerenciamento de alarmes associado ao processo, incluindo 
registro em logs, hierarquização, distribuição por operador etc.; 
• Aquisição de dados: aquisição de variáveis provenientes de várias partes 
do processo, de diferentes processos, incluindo longas distâncias (via 
rádio, satélite etc.); 
• Registro: armazenamento de histórico de variáveis do processo, da 
ocorrência de alarmes e de uso do sistema. 
Assim, os sistemas SCADA permitiram a tomada de decisão apropriada, 
seja automaticamente ou por vontade do operador. 
Interface Homem-Máquina (IHM) são sistemas normalmente usados no 
chão de fábrica, e possuem construção extremamente robusta, resistentes a jatos 
de água direto, umidade, temperatura e poeira, de acordo com o grau de proteção. 
As IHMs modernas são capazes de monitorar uma grande quantidade de 
variáveis, e podem ser usadas desde o micro-ondas até cabines de aeronaves. 
Para Rosário (2009), IHM é um dispositivo utilizado para visualização de 
dados de um processo, assim como para alteração de seus parâmetros e de 
condições de operação das máquinas. 
Com dessas interfaces, torna-se possível aos trabalhadores a interação e 
operacionalização dos equipamentos. Os principais componentes das IHMs são: 
monitores de vídeo, teclas e botões para navegação ou inserção de dados, 
barramentos para placas de expansão, portas de comunicação e software. Dentre 
os principais benefícios da IHM, tem-se: 
• Economia da fiação e acessórios, pois a comunicação é realizada por 
portas seriais; 
• Redução da mão de obra para a montagem, pois em vez de vários 
dispositivos, apenas a IHM é montada; 
• Aumento da capacidade de comando e controle do processo; 
• Operação amigável; 
• Fácil programação e manutenção. 
Aplicações em que a IHM normalmente é aplicada: visualização de 
alarmes; visualização de dados de motores e/ou equipamentos; visualização de 
dados de processo da máquina; alteração de parâmetros do processo; operação 
em modo manual de componentes da máquina; alteração de configuração dos 
equipamentos. 
 
 
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REFERÊNCIAS 
PESSOA, M.; SPINOLA, M. Introdução à automação para cursos de 
engenharia e gestão. Rio de Janeiro: Elsevier Brasil, 2014. 
ROGGIA, L.; CARDOZO, R. F. Automação industrial. Santa Maria: Colégio 
Técnico Industrial de Santa Maria, 2016. 
ROSÁRIO, J. M. Automação Industrial. São Paulo: Baraúna, 2009. 
SELEME, R. Automação da produção: uma abordagem gerencial. Curitiba: 
InterSaberes, 2013.