SISTEMAS AUTOMATIZADOS NA INDÚSTRIA 4.0 03

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SISTEMASSISTEMAS
AUTOMATIZADOS NAAUTOMATIZADOS NA
INDÚSTRIA 4.0INDÚSTRIA 4.0
SISTEMAS DE CONTROLE ESISTEMAS DE CONTROLE E
SUAS ARQUITETURASSUAS ARQUITETURAS
Au to r ( a ) : M e . Pe d ro V i e i ra S o u z a S a n to s
R ev i s o r : D a n i e l R . Ta s é Ve l á zq u e z
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Introdução
Olá, caro(a) estudante, como vai?
No contexto dos sistemas automatizados , um dos pilares básicos para a
sistemática é o uso de comparações simples para a tomada de decisão.
Podemos, por exemplo, comparar se a temperatura está abaixo do ponto
desejado ( set point ) e, caso positivo, acionar a fonte de calor. Podemos
ainda pensar no caso de um alarme tocar quando se tenha algum parâmetro
fora dos padrões . Toda essa funcionalidade pode ser incorporada aos
sistemas de controle desde que os algoritmos e o controlador lógico estejam
sintonizados. Para isso, podemos empregar os supervisórios como fonte de
consulta e acompanhamento do funcionamento do sistema. O estudo desses
elementos é fundamental para a programação e o controle de variáveis em
ambientes industriais . Entender a relação entre eles é crucial para
pensarmos em melhorias constantes no funcionamento dos programas de
atuação controlada.
Vamos entender isso melhor? Bons estudos!
Comparadores
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Caro(a) estudante, no contexto de programação, em algumas situações e/ou
circunstâncias, é preciso fazer a comparação entre dois valores . Nesse
sentido, podemos utilizar as chamadas instruções de comparação. Para tal,
os elementos designados são os comparadores, os quais empregam dois
operandos (byte, word ou constante).
Outro ponto inicial, estudante, é que o programa é executado com os
operandos 1 e 2 (Figura 3.1). Se os valores satis�zerem a condição de
comparação e, além disso, a entrada do comparador estiver no modo
habilitada, a saída do comparador será acionada, condicionando, assim, a
saída do sistema. Portanto, as operações de comparações podem ser feitas
dos seguintes modos: igual, maior que, menor que, maior ou igual a, menor
ou igual a e diferente (PAREDE; GOMES; HORTA, 2011).
Analógicos no CLP
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Igual a (=)
Nesse caso, a representação técnica, em diagrama Ladder , é apresentada na
Figura 3.2.
Figura 3.1 - Símbolo grá�co do comparador 
Fonte: Adaptada de Parede, Gomes e Horta (2011).
#PraCegoVer : a imagem é composta por um retângulo representando um
comparador. Dentro dele, há os termos “Operando 1” na parte superior, “Sinal de
comparação” no meio e “Operando 2” abaixo.
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Figura 3.2 - Diagrama Ladder da instrução de comparação igual a (=) 
Fonte: Adaptada de Parede, Gomes e Horta (2011).
#PraCegoVer : a imagem é composta por um diagrama Ladder. Há duas linhas na
vertical, localizadas nas extremidades direita e esquerda. Mais próximo da
esquerda, há um retângulo representando um comparador, composto pelo termo
“OPR 1” na parte superior, por um sinal de igual no meio e pelo termo “OPR 2”
abaixo.
Nesse caso, para a situação na qual a entrada I0.0 estiver habilitada, tem-se a
comparação possível entre o operando 1 e o 2. Caso sejam iguais, estudante,
o resultado da dinâmica será igual ao nível lógico “1”, e, portanto, a saída será
acionada. Mas, segundo Parede, Gomes e Horta (2011), se forem diferentes,
o resultado vai ser igual ao nível lógico “0”, e a saída será, nesse caso,
desligada.
Maior que (>)
Para essa con�guração, pode-se notar o comportamento da instrução (>) em
diagrama Ladder, conforme a Figura 3.3.
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Figura 3.3 - Diagrama Ladder da instrução de comparação maior que (>) 
Fonte: Adaptada de Parede, Gomes e Horta (2011).
#PraCegoVer : a imagem é composta por um diagrama Ladder. Há duas linhas na
vertical, localizadas nas extremidades direita e esquerda. Mais próximo da
esquerda, há um retângulo representando um comparador, composto pelo termo
“OPR 1” na parte superior, por um sinal de maior que (>) no meio e pelo termo
“OPR 2” abaixo.
Nesse modo, quando a entrada denominada I0.0 estiver habilitada, tem-se a
viabilização da comparação entre os dois operandos. Porém, caso o
operando número 1 comporte-se como maior que o 2, o resultado vai ter um
nível lógico “1”, e a saída será então acionada. Para a situação em que o
operando 1 for menor que o 2, o resultado será o nível lógico “0”, e a saída
será desligada, conforme citado por Parede, Gomes e Horta (2011).
Menor que (<)
Nesse comportamento, segundo Parede, Gomes e Horta (2011, p. 109),
quando a entrada I0.0 estiver em modo habilitada, tem-se a comparação
entre o operando 1 e o 2 (Figura 3.4): “Se o operando 1 for menor que o
operando 2, o resultado terá nível lógico ‘1’ e a saída será acionada. Se o
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operando 1 for maior ou igual ao operando 2, o resultado terá nível lógico ‘0’ e
a saída será desligada”.
Figura 3.4 - Diagrama Ladder da instrução menor que (<) 
Fonte: Adaptada de Parede, Gomes e Horta (2011).
#PraCegoVer : a imagem é composta por um diagrama Ladder. Há duas linhas na
vertical, localizadas nas extremidades direita e esquerda. Mais próximo da
esquerda, há um retângulo representando um comparador, composto pelo termo
“OPR 1” na parte superior, por um sinal de menor que (<) no meio e pelo termo
“OPR 2” abaixo.
 Maior ou igual a (≥)
A Figura 3.5 ilustra o tipo no qual o programa da instrução é maior ou igual a
(≥), no modo Ladder:
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Figura 3.5 - Diagrama Ladder da instrução maior ou igual a (≥) 
Fonte: Adaptada de Parede, Gomes e Horta (2011).
#PraCegoVer : a imagem é composta por um diagrama Ladder. Há duas linhas na
vertical, localizadas nas extremidades direita e esquerda. Mais próximo da
esquerda, há um retângulo representando um comparador, composto pelo termo
“OPR 1” na parte superior, por um sinal de maior ou igual que (≥) no meio e pelo
termo “OPR 2” abaixo.
Nesse enquadramento, caro(a) estudante, nota-se a entrada I0.0 habilitada,
acarretando uma comparação entre os operandos (1 e 2). Quando o operando
1 for maior ou igual ao operando 2, o resultado vai ter um nível lógico “1”, e a
saída será acionada. Quando o operando tipo 1 for menor que o número 2, o
resultado vai ter o nível lógico “0” e a saída será então desligada (PAREDE;
GOMES; HORTA, 2011).
Menor ou igual a (≤)
Conforme conceituado por Parede, Gomes e Horta (2011), no caso em que o
enquadramento é menor ou igual, tem-se a entrada I0.0 habilitada e a
comparação entre o operando 1 e o 2. Se o operando 1 for menor ou igual ao
2, o resultado será nível lógico tipo “1”, e a saída será acionada. Se o 1 for
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maior que o operando 2, o resultado então vai ser o nível lógico zero, e a saída
será desligada. A Figura 3.6 apresenta a programação da instrução menor ou
igual a (≤) na linguagem Ladder:
Figura 3.6 - Diagrama Ladder– caso menor ou igual a (≤). 
Fonte: Adaptada de Parede, Gomes e Horta (2011).
#PraCegoVer : a imagem é composta de um diagrama Ladder. Há duas linhas na
vertical, localizadas nas extremidades direita e esquerda. Mais próximo da
esquerda, há um retângulo representando um comparador, composto pelo termo
“OPR 1” na parte superior, por um sinal de menor ou igual que (≤) no meio e pelo
termo “OPR 2” abaixo.
É importante destacar que o sinal presente no sistema indica, sobretudo, o
que teremos de resultado na saída. Para esse caso, como podemos perceber,
se o operando 1 for maior que o operando 2, o resultado então vai ser zero, e
a saída será desligada.
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 Diferente de (≠)
“Nesse exemplo, quando a entrada I0.0 estiver habilitada, terá a comparação
entre o operando 1 e o operando 2. Se os operandos forem diferentes, o
resultado terá nível lógico ‘1’ e a saída será acionada.” (PAREDE; GOMES;
HORTA, 2011, p. 110). A Figura 3.7 ilustra essa situação:
S A I B A M A I S
Caro(a) estudante, você deve se questionar: o que difere um elemento digital de
um analógico ? Na prática, entende-se que os sinais atuam de modo a transportar
informações de um dispositivo para outro. Nesse sentido, o sinal de cunho
analógico é uma onda contínua que muda continuamente ao longo do tempo. Por
outro lado, o sinal do tipo digital é discreto por natureza. Entretanto, quando
comparados, os sinais digitais são considerados os mais resistentes ao ruído, por
exemplo. Ou seja, tem-se pouca ou quase nenhuma distorção na transmissão.
Logo, essas ondas são simpli�cadas na transmissão e consideradas mais
con�áveis quando comparadas às ondas de natureza analógica.
Acesse o link para entender mais:
https://www.o�cinabrasil.com.br/noticia/tecnicas/sinais-analogicos-e-digitais-de-
um-sistema-embarcado-introducao-a-linguagem-dos-sistemas
https://www.oficinabrasil.com.br/noticia/tecnicas/sinais-analogicos-e-digitais-de-um-sistema-embarcado-introducao-a-linguagem-dos-sistemas
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Figura 3.7 - Diagrama Ladder da instrução diferente de (≠) 
Fonte: Adaptada de Parede, Gomes e Horta (2011).
#PraCegoVer : a imagem é composta de um diagrama Ladder. Há duas linhas na
vertical, localizadas nas extremidades direita e esquerda. Mais próximo da
esquerda, há um retângulo representando um comparador, composto pelo termo
“OPR 1” na parte superior, por um sinal de diferente (≠) no meio e pelo termo
“OPR 2” abaixo.
Mas, caso o operando 1 seja igual ao 2, o resultado vai ser igual ao nível
lógico “0”, e a saída será então desligada.
Vejamos, caro(a) estudante, a divisão dos operandos a seguir:
Fonte: Adaptado de Parede, Gomes e Horta (2011).
 Bits (X) Bytes (B) Words (W) Double word (D)
Word long (L)
utilizados para a implementação de lógica, ocupam 1 bit de memória.
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A classi�cação dos operandos deriva da necessidade atual de suas
aplicações. Isso está pautado no fato de que, ao passar dos anos, os blocos
de instruções incluíram elementos, tais como contadores, temporizadores e
outros mais, o que gerou a criação dos diversos tipos de operandos.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos 
(Atividade não pontuada) 
Estudante, em alguns projetos, principalmente analógicos, ou naqueles em
que há uma necessidade de minimizar os problemas com a interação do
software e o risco associado, a saída do comparador pode ser conectada
diretamente à função que controla, como um controle do elemento do
aquecedor. Isso posto, sabendo da importância dos comparadores
analógicos em sistemas de controle lógico, algumas comparações podem
ser visualizadas. Quando temos a situação na qual o operando 1 é menor
que o operando 2, o resultado é igual ao nível lógico “1”, e a saída é
acionada. Mas, se o operando 1 for maior ou igual ao operando 2, o
resultado será igual ao nível lógico “0”, e a saída será desligada.
PAREDE, I. M.; GOMES, L. E. L.; HORTA, E. Eletrônica : automação industrial.
São Paulo: Fundação Padre Anchieta, 2011.
Esse tipo de comparação se refere a qual das a�rmativas a seguir? Assinale
a alternativa correta:
a) Comparação do tipo “Diferente de (≠)”.
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b) Comparação do tipo “Menor ou igual a (≤)”.
c) Comparação do tipo “Menor que (<)”.
d) Comparação do tipo “Maior ou igual a (≥)”.
e) Comparação do tipo “Maior que (>)”.
Caro(a) estudante, convido você a seguir nessa jornada, conhecendo agora
os elementos chamados blocos de função (do inglês, function blocks ). Os
blocos de função são de�nidos como uma forma de programação que
possibilita a especi�cação de algoritmos ou ainda de um conjunto de ações
direcionados aos dados de entrada (GEORGINI, 2000).
No caso de aplicações práticas, os blocos são úteis para a realização dos
seguintes programas:
Operações numéricas;
Blocos de Funções
Especiais no 
CLP
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Comparação;
Processamento de caracteres;
Contador;
Temporizados e comunicação (mensagens) (GEORGINI, 2000), entre
outros mais.
Para de�nirmos um bloco de função, temos duas sequências , sendo:
1. A especi�cação da estrutura de dados , que, nesse caso, é composta
pelos parâmetros de entrada, pelas variáveis internas e ainda
contando com os parâmetros de saída empregando as declarações
textuais;
S A I B A M A I S
No ano de 1992, a Comissão Internacional de Eletrotécnica – a International
Electrotechnical Commission (IEC) – publicou a primeira edição da norma IEC
61131, com o objetivo de estabelecer padrões para os controladores
programáveis. Essa norma foi dividida em vários capítulos, possibilitando a
de�nição de critérios para cada um dos tópicos relacionados aos Controladores
Lógicos Programáveis (CLPs). Veja mais em:
https://plcopen.org/sites/default/�les/downloads/intro_iec_march04_portuguese.pdf
Fonte: Parede, Gomes e Horta (2011).
https://plcopen.org/sites/default/files/downloads/intro_iec_march04_portuguese.pdf
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2. Por meio do algoritmo , que pode ser con�gurado a partir de uma
linguagem de programação estabelecida pela IEC 113103 (Texto
Estruturado, Ladder etc.) (GEORGINI, 2000).
Contadores
Os contadores, caro(a) estudante, são utilizados quando se busca fazer a
contagem do número de vezes que um evento especí�co ocorre, como
quantidade de itens produzidos, operações �nalizadas e outros mais.
Algumas classi�cações para esses elementos são:
UP : nessa con�guração, o contador ora de�nido como crescente faz o
incremento de uma unidade, ao passo que o contato associado à
entrada (CU) sai do estado lógico nível zero em direção ao nível um.
Isso ocorre até atingir o valor predeterminado (valor do preset ).
Conforme Parede, Gomes e Horta (2011, p. 94), no caso em que o
valor atual chegar ao valor do preset , “a saída (E) do contador será
acionada, passando do nível lógico ‘0’ para o ‘1’. Quando a entrada
associada ao reset (R) do contador for acionada, passando do nível
lógico ‘0’” em direção ao “1”, o valor atual do contador vai ser zerado,
podendo, para essa situação, ocorrer a reinicialização da contagem
quando a entrada associada ao reset retornar ao estado inicial (nível
lógico “0”).
DOWN : nessa caracterização, tem-se o valor atual carregado com o
valor do preset . O contador desse tipo ( decrescente ) atua com o
decrementode uma unidade, ao passo que o contato atrelado à
entrada (CD) sai do estado lógico zero para o nível um. Conforme
Parede, Gomes e Horta (2011, p. 97), na situação em que o “valor atual
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do contador chegar a zero, a saída (E) do contador será acionada,
passando do nível lógico ‘0’ para o ‘1’. Quando a entrada associada ao
preset (P) do contador for acionada, passando do nível lógico ‘0’ para
o ‘1’”, o valor atual do contador DOWN será então carregado com o
valor do preset , e a sua respectiva saída acabará retornando ao
estado inicial (zero), o que pode fazer a reinicialização da contagem.
Rápido : o contador do tipo rápido faz a execução da lógica que está
previamente programada no CLP em razão de uma entrada rápida.
Nesse tipo de contador, a contabilização dos pulsos é identi�cada
pela entrada rápida, obedecendo ao limite máximo da frequência de 4
kHz. Segundo Parede, Gomes e Horta (2011, p. 101), esse tipo de
contador funciona “quando a entrada enable (E) está habilitada, é feita
uma comparação do valor atual (CRx.V) com o valor do preset (CRx.P)
do bloco do contador rápido”. Além disso, conforme os autores,
“quando o valor atual for igual ou maior que o valor do preset, o bit
relacionado ao bloco (CRx.Q) será acionado. Se a entrada enable (E)
não estiver habilitada, não será efetuada a comparação, mas o valor
atual da visualização” vai permanecer sendo adicionado cada vez em
que houver pulso na entrada rápida.
Temporizadores
Estudante, no contexto dos sistemas automatizados , nota-se a inclusão da
variável tempo como um fator comum aos processos. Portanto, nesse
contexto, podemos indicar que o temporizador se trata de um elemento
muito empregado com o intuito de de�nir o intervalo de tempo entre duas
atividades e/ou operações . Ademais, ele atua de modo a veri�car se uma
determinada tarefa está sendo executada dentro do tempo desejado, além de
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poder estipular o tempo ideal para a execução da atividade. Em linhas gerais,
há basicamente três tipos de temporizadores: energizado (TON),
desenergizado (TOFF) e de pulso (TP) (PAREDE; GOMES; HORTA, 2011).
TON : também chamado de temporizador na energização, esse
elemento atua de modo a causar um retardo na energização de sua
saída. Logo, para que isso aconteça, o temporizador aciona a
contagem a notar pelo instante em que a entrada enable (E) é ativada.
Com isso, ele altera seu nível, indo do “0” para o “1”. Conforme Parede,
Gomes e Horta (2011, p. 103), na situação em que o valor atualizado
do mecanismo (Txx.V) “se igualar ao tempo do preset (Txx.P), a saída
do temporizador será acionada, passando do nível lógico ‘0’ para o ‘1’.
Se, a qualquer instante, a entrada enable (E) for desabilitada, passando
do nível lógico” indo de um para zero, o valor atual (Txx.V)
permanecerá em estado 0, e sua saída (Q) se tornará então
desabilitada, voltando ao estado inicial (0). Na prática, podemos
con�gurá-lo para acionar uma carga que seja ativada e permaneça em
funcionamento oito segundos depois de o botão “liga” ser ativado e
que desligue a qualquer instante em que o botão for desacionado
(PAREDE; GOMES; HORTA, 2011).
TOFF : conhecido também como temporizador na desenergização,
con�gura-se a partir do acionamento da entrada enable (E) e, logo, o
valor atual do elemento (Txx.V) acaba zerando a saída (Txx.Q), que se
transfere para o nível um, isto é, seguindo a entrada. Nessa condição,
o efeito de retardo ocorre na desenergização , ou seja, quando se
executa o desacionamento. Assim, a entrada enable (E) passa do nível
lógico um para o zero. Nesse momento, começa-se a “contagem do
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tempo que causará o retardo na saída (Txx.Q). A partir do instante em
que o valor atual do temporizador (Txx.V) se igualar ao tempo do
preset (Txx.P), a saída do temporizador será desacionada, passando
do nível lógico ‘1’ para o ‘0’” (PAREDE; GOMES; HORTA, 2011, p. 104).
Podemos con�gurá-lo de modo a desacionar uma carga que limite
seu funcionamento oito segundos após o botão “desliga” ser ativado
(PAREDE; GOMES; HORTA, 2011).
TP : é o tipo no qual, quando for acionada a entrada enable (E) e o
pulso de entrada for notado como sendo menor que o tempo do preset
(Txx.P) do mecanismo, a saída se tornará, assim, igual à entrada. Mas,
caso a entrada permaneça ativa por um período de tempo maior que o
preset (Txx.P), a saída vai ser acionada apenas através do tempo do
preset (Txx.P), o que gera um pulso na saída. Para Parede, Gomes e
Horta (2011, p. 105), no momento em que o valor observado do
temporizador (Txx.V) se tornar igual ao tempo do preset (Txx.P), “a
saída (Q) do temporizador será desativada, passando do nível lógico
‘1’ para o ‘0’. Um fato relevante é que existem pequenas variações no
comportamento desse timer, dependendo do fabricante.”. Podemos
formatar uma programação na qual se almeja ativar uma carga que
interrompa seu funcionamento oito segundos após o botão “liga” ser
pressionado. Se desligarmos o botão “liga” a qualquer momento antes
de oito segundos completos, ele interromperá o funcionamento
instantaneamente.
Vejamos agora, estudante, as regras dos temporizadores:
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REGRAS DOS TEMPORIZADORES
#PraCegoVer : o infográ�co é interativo, de título “Regras dos temporizadores”,
apresenta seis tópicos em linha horizontal. O primeiro tópico é “Txx” e, ao clicar
nele, o seguinte texto é apresentado: “número do temporizador, de 0 a 31, de�nido
pelo usuário”. O segundo tópico é “Time Base” e, ao clicar nele, o seguinte texto é
apresentado: “base de tempo do temporizador (1 s, 0,1 s e 0,01 s), de�nida pelo
usuário”. O terceiro tópico é “Txx.P” e, ao clicar nele, o seguinte texto é
apresentado: “valor do preset do temporizador, de�nido pelo usuário. É um
número inteiro na faixa de 0 a 65.535”. O quarto tópico é “Txx.V” e, ao clicar nele,
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o seguinte texto é apresentado: “valor atual do temporizador, de�nido por
software. É um número inteiro na faixa de 0 a 65.535”. O quinto tópico é “Q” e, ao
clicar nele, o seguinte texto é apresentado: “status da saída do temporizador,
de�nido por software. É ativado quando o valor atual do temporizador se iguala
ao valor do preset . Bit (0 ou 1)”. E o sexto tópico é “E” e, ao clicar nele, o seguinte
texto é apresentado: “ Enable do temporizador, de�nido pelo usuário. Quando
ativado, faz a contagem do tempo. Bit (0 ou 1)”. Abaixo dos tópicos, há a
ilustração de um temporizador ao centro e duas engrenagens, uma ao lado
esquerdo e outra ao lado direito.
Em suma, temos que:
Temporizador de atraso ( TON ) LIGADO, que se torna LIGADO após
um determinado atraso;
Os temporizadores de retardo ( TOFF ) na desativação estão LIGADOS
por um período �xo de tempo após desligar a entrada;
O temporizador de pulso ( TP ) liga ou desliga por um período �xo de
tempo.
REFLITA
Estudante, existe diferença entre um contador e
um temporizador? Em palavras muito simples,
um contador é um dispositivo usado para contar
qualquer coisa, como pulsos, eventos, objetos
físicos etc. Ao contrário dos temporizadores, os
contadores também são usados com mais
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Se associarmos a cada tipo de temporizador um exemplo, consideremostrês
motores para uma explicação dos temporizadores . Precisamos dar partida
em três motores de maneiras diferentes. Logo:
O primeiro motor dará partida após um atraso de 10 segundos;
O segundo motor começará imediatamente e desligará após um
atraso de 10 segundos;
O terceiro motor dará partida com pulso e desligará com atraso de 10
segundos.
Assim, caro(a) estudante, nota-se que os temporizadores possuem papel
importante na programação , uma vez que, em muitas aplicações torna-se
necessário controlar o tempo e/ou o �uxo do sinal. Por exemplo, uma válvula
ou até mesmo um motor pode precisar ser controlado para operar por um
intervalo-padrão de tempo, sendo ligado após algum intervalo de tempo e/ou
após algum atraso.
Conhecimento
Teste seus Conhecimentos 
(Atividade não pontuada) 
frequência em processos industriais, em que é
necessário monitorar a produção.
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No contexto da automação de sistemas, uma das funções mais essenciais
na programação dos controladores lógicos é o temporizador. Nesse caso, o
tempo nos programas CLP é incrementado em quase todos os cenários,
desde atrasar a partida de um motor até prolongar um sinal, por exemplo.
CAVALCANTI, P. J. M. Fundamentos de eletrotécnica . 21. ed. Rio de
Janeiro: Freitas Bastos, 2001.
Considerando sua funcionalidade, assinale a alternativa correta sobre o
temporizador TOFF:
a) É chamado de temporizador de atraso na desativação, porque a
saída é desligada após um atraso.
b) É chamado de temporizador de atraso na desativação, porque
gera um pulso de comprimento especí�co;
c) É chamado de temporizador de atraso na desativação, porque a
saída é ligada após um atraso.
d) É chamado de temporizador de atraso na desativação, porque o
pulso acontecerá independentemente do estado da entrada no
tempo médio.
e) É chamado de temporizador de atraso na ativação, porque o pulso
acontecerá independentemente do estado da saída no tempo médio.
Controladores PID
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Prezado(a) estudante, conforme Fernandes Júnior et al. (2005, p. 4):
O controle do tipo analógico desenvolveu-se, inicialmente, com o
surgimento dos ampli�cadores operacionais, por meio das malhas
especí�cas de ação de controle. Controladores de processos
contínuos evoluíram juntamente com a microeletrônica e passaram
a utilizar circuitos mais complexos, microprocessados, de forma a
poderem utilizar poderosos recursos e efetuarem técnicas de ação
de controle dos mais diversos tipos, tais como: Proporcional-
Integral-Derivativo PID, PID adaptativo (não linear), [...] entre outros.
Ainda segundo os autores (2005), o Controlador Lógico Programável
comporta-se como um instrumento e�caz diante da necessidade de
implementação de controle discreto em equipamentos dispostos nas
indústrias. O CLP é amplamente utilizado a partir da adição de novos
recursos, o que o torna cada vez mais prático e e�ciente nas tarefas a que se
destina (FERNANDES JÚNIOR et al., 2005).
Isso posto, estudante, observa-se que há uma gama de práticas e técnicas
direcionadas para o controle de sistemas que podem ser utilizadas nos
diversos campos de atuação. Entretanto, a metodologia mais comum de
encontrarmos na indústria utilizada para controlar sistemas é o PID
(Proporcional, Integral e Derivativo).
Trata-se de uma abordagem usada para controle clássico e que é aplicada
em sistemas cuja con�guração permite uma entrada e uma saída (Single
Input Single Output – SISO). O PID tornou-se popular em virtude da sua
facilidade de ajuste e disposição no mercado de uma ampla variedade de
ferramentas que permitem e tornam viáveis sua aplicação.
no CLP
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Segundo Guerra (2009, p. 1), tem-se o caso em que todo CLP , “por mais
simples que seja, possui o algoritmo PID pronto para ser usado. Existem até
aqueles que possuem ferramentas de autoajuste do PID reduzindo ainda
mais a necessidade de ter uma pessoa quali�cada para ajustá-lo”.
Segundo Oliveira (2002), os fabricantes de CLPs que incrementam da função
PID em sua lógica devem atentar-se com relação à con�guração das
constantes. Isso é importante, tendo em vista que um simples erro pode levar
ao comprometimento do desempenho do sistema como um todo e causar
um mau funcionamento do processo (OLIVEIRA, 2002). A associação
PID/CLP é feita, por exemplo, conforme ilustrado na Figura 3.8:
Figura 3.8 - Relação do PID com a arquitetura CLP 
Fonte: Adaptada de Carvalho et al. (2020).
#PraCegoVer : a imagem é composta por cinco retângulos conectados por uma
linha. À esquerda, temos a indicação do CLP na parte superior, a qual engloba o
retângulo do PID que está conectado com o controlador. A saída do retângulo do
PID está direcionada ao Conversor D/A, e sua saída se direciona ao Processo.
Este, por sua vez, conecta-se ao Conversor A/D, que se conecta ao Controlador.
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Estudante, uma observação importante que justi�ca essa associação é feita
por Guerra (2009, p. 20): “em processos de produção industrial é comum que
máquinas ou linhas de produção inteiras permaneçam ligadas por vários dias
ou semanas”. Mas o período de amostragem considerado para um algoritmo
tipo PID , em geral, não ultrapassa dezenas de minutos.
Essas funcionalidades fazem com que o PID seja de natureza �exível, o que
possibilita o atendimento a qualquer sistema de controle .
Tais sistemas buscam atender a algumas especi�cações, como:
Rapidez de operação;
Amortecimento de modo satisfatório;
Precisão em regime;
Imunidade a distúrbios (ALCINDO, 2010).
O O algoritmo PID algoritmo PID tem atem a
capacidade de unir as variáveiscapacidade de unir as variáveis
críticas de velocidade, em razãocríticas de velocidade, em razão
da ação P e D, e ainda deda ação P e D, e ainda de
precisão do resultado deprecisão do resultado de
regime permanente devido aoregime permanente devido ao
módulo I. módulo I. 
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Lugli et al . (2015, p. 2) observam que:
A escolha do CLP depende muito do número de variáveis do
processo que se deseja controlar. Especi�cações de redes de
comunicação, quantidade de memória e entradas especiais
também podem ser consideradas. A maioria dos CLP’s permitem
expansões, como por exemplo, módulos de entradas e saídas
(digitais ou analógicas), módulos com entrada para encoder,
módulos de contagem rápida, módulos com entradas para PT-100 e
Termopares, módulos de comunicação para Redes industriais,
dentre vários outros.
Observe, estudante, que a Figura 3.9 ilustra, em síntese, a representação de
um diagrama de blocos do princípio de funcionamento de um CLP:
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Figura 3.9 - Representação de um CLP 
Fonte: Adaptada de Silveira e Santos (2010).
#PraCegoVer : a imagem é composta por um retângulo central. Dentro dele, há
outros dois retângulos menores intitulados de Processador e de Memória. Ambos
estão ligados à entrada e à saída por uma seta, em que está escrito “Barramento
de Comunicação”. No lado direito, temos a representação da saída e, à esquerda,
representando as entradas, temos um retângulo com setas em direção à direita.
Por outro lado, a estrutura PID alinha o sistema de controle por meio da
constituição de que é apta para receber o Set Point (SP), ler a variável de
entrada E(t) e tomar uma decisão de modo que haja a atuação(ou não) na
saída u(t) com vistas à obtenção do valor do set point (Figura 3.10).
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Figura 3.10 - Estrutura básica de um sistema de controle 
Fonte: Adaptada de Ogata (2003).
#PraCegoVer : a imagem é composta por um retângulo central, no qual está
escrito “Controlador”. Da esquerda para a direita, há uma seta indicando o sinal
de entrada E(t). Na região superior central da imagem, há uma seta tracejada
indicando o Set Point (SP) e, à direita, há uma seta representando o Sinal de Saída
PV(t).
Logo, estudante, o propósito de um controle de natureza malha fechada é
induzir o sinal de erro E(t) para o valor zero, em que se caracteriza como base
a diferença relativa do sinal de saída (PV) e o Set Point do processo em foco
(LUGLI et al ., 2015). Pautando-se nessa diferença, o erro gera um sinal de
controle habilitado para corrigir ou anular essa diferença, conforme a
equação (1):
Contudo, mesmo com o Set Point estando em função do tempo na maioria
das aplicações, ele mantém-se constante por um longo tempo (LUGLI et al.,
2015).
E(t) = SP(t) − PV(t)(1)
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atividade
Atividade
Em sistemas automatizados, podemos encontrar controles de malha
fechada ou malha aberta. Nesse contexto, o controle de sistemas tem como
objetivo buscar a otimização de um processo de tal maneira que uma dada
saída seja obtida através de uma entrada de referência indicada.
Com base no exposto, elabore um texto dissertativo explicando a diferença
entre uma malha aberta e uma malha fechada. Além disso, cite exemplos de
cada modelo.
Supervisório
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Prezado(a) estudante, conforme Fernandes Júnior et al . (2005), o termo “
supervisório ” trata de um programa orientado para promoção da interface
homem/máquina . Com isso, tem-se a possibilidade de proporcionar a
supervisão técnica de um processo por meio de telas devidamente
con�guradas e adaptadas. O supervisório tem painéis que representam
sistematicamente o processo e que podem ser alimentados com
funcionalidades diversas, inclusive com informações e dados oriundos do
CLP, de controladores e de outros elementos mais.
Em síntese, o supervisório pode ser compreendido como um tipo de software
para supervisionar e controlar , além da aquisição de dados, em inglês,
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA). Um exemplo desse tipo de
elemento é o caso de uma bomba: para seu acionamento, a tela informa a
mudança de cor caso ela esteja ligada. Outra situação é quando um controle
de nível tem variação detectada e, na tela, aparece a informação atualizada.
O supervisório é habilitado para leitura e escrita sobre a memória do CLP
com o intuito de atualizar as telas para o usuário. Por meio desse tipo de
sistemática, torna-se possível ligar ou desligar bombas, abrir ou fechar
válvulas, ou seja, registrar na memória do controlador (FERNANDES JÚNIOR
et al ., 2005; PETRUZELLA, 2013).
Quando tratamos de sistemas cuja complexidade é oriunda de sua
arquitetura em função da natureza das operações, tem-se a possibilidade de
utilizarmos os sistemas de supervisão e aquisição de dados (SCADA),
viabilizando um aumento do desempenho, da e�ciência e da qualidade dos
processos automatizados (SILVA, 2017).
Silva (2017, p. 48) aponta que os sistemas tipo SCADA são comumente
“formados por uma unidade central de processamento chamada MTU (
Master Terminal Unit ), e diversas unidades remotas, chamadas de RTUs (
Remote Terminal Units )”. Segundo o autor, quando em associação com os
controladores lógicos, �rmam a gestão local das instalações industriais e o
recolhimento de dados locais, que são posteriormente enviados à MTU por
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meio de sistemas de comunicação e redes de longo alcance , onde são
armazenados.
Ademais, há as interfaces de operação chamadas de HMI e Workstations de
engenharia no centro de controle, destinadas ao monitoramento e controle de
processos remoto (BRANQUINHO et al., 2014).
Veja, estudante, a Figura 3.11, a qual apresenta um sistema SCADA e sua
composição, além da interface com o CLP e demais níveis de sistemas de
automação.
Figura 3.11 - Exemplo de uma estrutura básica de um sistema SCADA 
Fonte: Adaptada de Silva (2017).
#PraCegoVer : a imagem é composta de um retângulo central com os termos
“CLPs” e “Nível 2”. Acima, há um retângulo maior que mostra vários
computadores conectados ao termo “SCADA”. Abaixo, há um retângulo indicando
o Nível 1, ilustrando quatro elementos: sensores, válvulas, motores e atuadores.
Do ponto de vista dos componentes lógicos inerentes a um sistema SCADA,
de modo geral, eles dividem suas principais atividades em blocos ou módulos
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, que viabilizam a habilidade de �exibilidade e robustez seguindo a orientação
predeterminada. De modo objetivo, as atividades podem ser listadas como:
Núcleo de processamento;
Comunicação com CLPs/UTRs (Unidades Terminais Remotas);
Históricos e banco de dados;
Lógicas de programação interna ( scripts ) ou controle;
Interface grá�ca;
Comunicação com sistemas externos/corporativos, e outros mais.
De acordo com Azevedo (2013, p. 56-57):
A regra geral para o funcionamento de um sistema SCADA parte
dos 57 processos de comunicação com os equipamentos de
campo, cujas informações são enviadas para o núcleo principal do
software. O núcleo é responsável por distribuir e coordenar o �uxo
dessas informações para os demais módulos, até chegarem à
forma esperada para o operador do sistema, na interface grá�ca ou
console de operação com o processo, geralmente acompanhadas
de grá�cos, animações, relatórios, etc, de modo a exibir a evolução
do estado dos dispositivos e do processo controlado, permitindo
informar anomalias, sugerir medidas a serem tomadas ou reagir
automaticamente.
Estudante, de modo ilustrativo, temos o exemplo de um supervisório na
Figura 3.12:
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Por meio do sistema de supervisão , é possível ter a de�nição dos mais
variados parâmetros, variáveis essas que são necessárias para o bom
funcionamento do processo produtivo sem a necessidade de acesso ao CLP
de modo direto (SILVA; PAULA; SILVA, 2011; CAPELLI, 2013).
Um controlador lógico , por exemplo, pode intervir no controle de vazão de
um determinado �uido de resfriamento ao longo de uma etapa do processo
industrial. Por outro lado, o sistema de supervisão (SCADA) pode ser
direcionado para tornar possível que o usuário (operador) altere o Set Point
da referida vazão, além de poder fazer a habilitação de alarmes; tudo isso
sendo armazenado em uma memória.
Logo, há duas formas de controlar as variáveis nesse contexto. Observe:
Figura 3.12 - Exemplo de um supervisório 
Fonte: Adaptada de Silva, Paula e Silva (2011).
#PraCegoVer : a imagem é composta de vários elementos interligados e que
representam um modelo de supervisório.
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Na ótica de Tagliari (2010, p. 9), “ambas as maneiras de realizar o controle em
sistemas de supervisão são bastante utilizadas”. Nesse caso, a de�nição de
qual opção será ativada depende da natureza do sistema a ser controlado e,
sobretudo, do software de programação que será empregado para realizar
esse controle.praticar
Vamos Praticar
Silva (2017, p. 48) aponta que os sistemas tipo SCADA são comumente
“formados por uma unidade central de processamento chamada MTU (
Master Terminal Unit ), e diversas unidades remotas, chamadas de RTU’s (
1) Por meio da programação da UTR ou do CLP (em linguagem
Ladder ) para que eles possam controlar o processo de modo
independente, ao passo que o supervisório monitora as
variáveis. Pode ainda o sistema SCADA efetuar uma função
matemática complexa que não seria viável de implementação,
de modo direto, no controlador programável ou na UTR.
2) Outra forma é executar a programação inclusa no sistema
SCADA e induzir ao modo no qual o CLP ou a UTR comporte-
se como a interface-base entre o SCADA e o sistema a ser
monitorado, direcionando assim a ação planejada e
retornando o estado das variáveis de entrada, o que viabiliza a
�exibilidade na programação (GOMI, 1989; GUTIERREZ; PAN,
2008; TAGLIARI, 2010).
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Remote Terminal Units )”. Nesse sentido, devemos compreender como a
arquitetura de um supervisório é composta.
A partir do que foi apresentado, elabore um texto dissertativo explicando as
relações entre os diversos elementos que compõem um sistema SCADA.
Além disso, destaque o papel de cada um deles no funcionamento prático.
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Material
Complementar
F I L M E
Blackhat: ameaça na rede
Ano : 2015
Comentário : A obra audiovisual, dirigida por Michael
Mann, aborda uma situação na qual há ataques
cibernéticos. O �lme se passa inicialmente em uma sala de
controle nuclear, especi�camente onde tratam do controle
da temperatura da planta. A produção aborda a discussão
sobre tópicos de segurança e alternativas de controle
complexas para impedir ataques e/ou vazamento de
informações.
TRA I LER
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L I V R O
Introdução a sistemas de supervisão,
controle e aquisição de dados: SCADA
Editora : Alta Books
Autor : Ervaldo Garcia Junior
ISBN : 978-8550804644
Comentário : A obra de Garcia Junior, lançada em 2019,
traz uma abordagem dinâmica sobre o sistema de
supervisão SCADA. A leitura trará grandes conhecimentos
sobre o funcionamento e a aplicação prática de
supervisórios em ambientes industriais. O objetivo do livro
é mostrar ao leitor, de modo simples e didático, como um
sistema tipo SCADA é formado, apresentando as
tecnologias envolvidas em seu projeto e sua especi�cação.
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Conclusão
Caro(a) estudante!
Conforme percebido ao longo deste material, compreender as relações entre
estruturas de controle envolve uma série de elementos e suas funcionalidades .
Os controladores PID , por exemplo, analisam o ponto de ajuste e o comparam
com o valor real da variável de processo. Isso faz com que grande parte de suas
aplicações sejam relacionadas e/ou integradas a um CLP . Assim sendo, nota-se
que o entendimento acerca dessa relação e suas funções especiais é crucial para
o desenvolvimento e a aplicação melhorada em sistemas contemporâneos .
Por �m, estudante, o resultado será um programa de controle dinâmico , capaz de
alimentar um esquema de supervisão no qual o usuário possa interagir com o
sistema.
Foi ótimo compartilhar todo esse conhecimento com você! Até a próxima!
Referências
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industriais. Max Pezzin , 2010.
20/05/2022 00:13 E-book
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https://bityli.com/Q3Xj6
20/05/2022 00:13 E-book
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