0 MA Elemento Textual - Automação de Sistemas

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AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS 
Renato de Brito Sanchez 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SUMÁRIO 
 
1 AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS ..................................................................... 3 
2 SENSORES E INSTRUMENTAÇÃO ........................................................... 11 
3 AUTOMAÇÃO ELETROMECÂNICA .......................................................... 23 
4 DRIVERS DE CONTROLE ......................................................................... 41 
5 CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS ....................................................... 63 
6 SISTEMAS SUPERVISÓRIOS .................................................................... 74 
 
 
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1 AUTOMAÇÃO DE SISTEMAS 
Olá, estudante! 
Neste primeiro bloco você será apresentado aos elementos introdutórios voltados 
para os conceitos elementares da automação, que servem de base para todo o 
conteúdo desta disciplina. 
Em seguida, dentro do mesmo contexto, será apresentado o conceito da indústria 4.0 
e suas respectivas tecnologias, utilizadas nos processos industriais e também, em 
outros campos do mercado. 
Por fim, serão apresentadas as aplicações da automação na indústria, transformando 
esses conceitos em utilidades cotidianas de forma mais clara e prática do que você 
está acostumado a ver, uma vez que pode acabar não percebendo a aplicabilidade 
debaixo de próprios olhos. 
Vamos começar?! 
 
1.1 Conceitos da Automação 
Quando tratamos de automação, há um senso comum que baseia seus conceitos e 
premissas em máquinas industriais tecnologias. Esta afirmação não está totalmente 
errada, porém, a automação é muito mais do que isso. Podemos definir a automação 
como um conceito baseado na utilização da tecnologia para otimização de processos 
por meio do controle de mecanismos e funções, com o intuito de empregar processos 
automáticos nos mesmos. Em outras palavras, Ribeiro (1999) afirma que a automação 
é a substituição do trabalho humano ou animal por máquina. 
Seu foco gira em torno de aumentar a eficiência dos processos produtivos, de forma 
que maximize a produção, utilizando o menor consumo de energia, menor emissão de 
resíduos no ambiente, assim como as melhores condições de segurança ao trabalhador 
e todos envolvidos direta ou indiretamente no processo. Podemos considerar a 
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automação como o próximo passo da mecanização, em que seus operadores são 
providos de instrumentos tecnológicos que auxiliam no desenvolver de seus trabalhos. 
Apesar de ligar a automação com a robotização, a automação está presente nos mais 
diversos braços da indústria, desde a automobilística, passando pela indústria química, 
de mineração, náutica, aeroespacial, embalagens, entre muitas outras. Esta expansão 
está ligada diretamente às suas vantagens, como a realização de atividades que seriam 
praticamente impossíveis de controlar manualmente, a melhora da disponibilidade de 
produto, em que seja possível fornecer grandes quantidades em curto espaço de 
tempo, simplificando operações de manutenção, fazendo com que o operador não 
necessite de grande expertise no manuseio dos processos produtivos. Veja na imagem 
abaixo o exemplo de um trabalhador operando braços robóticos por meio de um 
tablet, evidenciando a automatização em processos produtivos. 
 
 
Fonte: PopTika via Shutterstock. 
Figura 1.1 – Automação industrial. 
 
O sistema de automação é composto essencialmente por três elementos: energia, 
sistema de comando (instruções) e controle. A primeira parte diz respeito ao modo de 
energia que fará o sistema funcionar, tendo hoje como principal fonte de energia a 
elétrica, por conta da facilidade em sua obtenção, além de contar com rede elétrica 
em praticamente em todas as indústrias, a praticidade de converter em outras formas 
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de energia também é uma vantagem significativa, podendo assim, transformá-la em 
energia hidráulica, luminosa, mecânica, térmica, entre outras. 
Dessa forma, temos o segundo passo da automação, baseado em instruções e sendo 
uma parte fundamental, pois em um conjunto sem instruções torna inviável a 
obtenção de resultados eficientes. As instruções são projetadas para todos os níveis da 
automação de maneira que viabilize a interligação, possibilitando uma eficaz 
comunicação entre todas as áreas do processo. Essas instruções são tarefas realizadas 
pela programação. 
Por fim, temos o controle, processo que visa a erradicação de erros do sistema. Como 
a automação busca desprender o operador humano do processo, alguém tem que 
garantir que tal processo não ocorra de maneira equivocada, desperdiçando assim, 
tempo e recurso. Um conjunto de sensores, por exemplo, pode realizar esta tarefa de 
controlar o processo produtivo. 
Este momento foi um marco na indústria, isto ocorreu por conta das inovações 
tecnológicas nos campos de automação, controle e tecnologia da informação. Apesar 
de ser um termo ainda novo ou mesmo em construção, ele é capaz de envolver uma 
rede de conexões e tecnologias como internet das coisas (Iot), inteligência artificial 
(I.A.), dados nas nuvens, big data, robotização, entre diversas outras interfaces. 
A Indústria 4.0 prevê a integração entre humanos e máquinas, mesmo que em 
posições geográficas distantes, formando grandes redes e fornecendo produtos e 
serviços de forma autônoma (SILVA; SANTOS FILHO; MIYAGI, 2015). 
O Boston Consulting Group (2015) citou os nove pilares que definiriam a Indústria 4.0, 
como vemos na imagem abaixo: 
 
 
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Fonte: Rüßmann, 2015. Disponível em: <https://on.bcg.com/3sf5ewi>. 
Figura 1.2 – Os 9 pilares da Indústria 4.0. 
 
Muitos dos nove avanços em tecnologia que formam a base para a Indústria 4.0 já 
estão sendo usados na manufatura, mas com a Indústria 4.0, eles transformarão a 
produção: células isoladas e otimizadas se reunirão como um fluxo de produção 
totalmente integrado, automatizado e otimizado, levando à maior eficiência e 
mudanças nas relações de produção tradicionais entre fornecedores, produtores e 
clientes, bem como entre humanos e máquinas. 
 
1.3 Aplicações da Automação 
Como já sabemos, a automação possui diversas aplicações nas mais diversas áreas, 
mostrando que tornar um processo manual em um processo automatizado é de 
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intenção de todos os setores da indústria. Um exemplo praticado desta diversificação 
de automatização está, por exemplo, na gestão de Recursos Humanos. 
Fechamento de folhas de pagamento, burocracias com admissão e demissão, além de 
treinamentos e seleção de candidatos acabam sendo muitas tarefas para um só setor. 
A automação pode acompanhar: seleção automática de currículos, convocação 
automática de candidatos, procedimentos padrões de integração de novos 
colaboradores, automação para desligamento de funcionários, além também da 
programação para pagamento de folha salarial dos colaboradores. 
O exemplo citado é apenas uma das aplicações da automação fora da área que 
envolvem processos industriais e robóticos, porém, estas aplicações são de suma 
importância em processos produtivos. Antes mesmo de se deparar com um braço 
robótico, havia ali um processo de manufatura. 
Outro caso da aplicação da automação está na indústria Pneumática, como sabemos, o 
ar comprimido é o responsável pela energia mecânica do sistema, uma vez que este ar 
não está operando sob sua máxima pressão, há uma perda de eficiência e rendimento 
devido a esta falha no sistema. Ao invés de deixar a cargo de um operador detectar 
este vazamento, que por vezes é quase imperceptível à visão e audição, é possível 
realizar uma automação com a implantação de um medidor de ar comprimido capaz 
de detectar e até mesmo eliminar o vazamento em questão. Por meio deste medidor 
pode-se controlar fluxo, vazão e temperatura, a fim de obter em tempo real os 
parâmetros do sistema, afimmde que se possa atuar nas possíveis falhas, mantendo a 
produçãoem constante operação. Veja na imagem abaixo um medidor de ar 
comprimido do modelo “IO Link”: 
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Fonte: IFM. Disponível em: <https://bit.ly/3Ind6Bq>. 
Figura 1.3 –Medidor de ar comprimido IO link. 
 
Outro exemplo comum na manufatura está associado aos braços robóticos, pois o que 
antes um operador era capaz de fazer em minutos, um processo automatizado pode 
fazer em segundos. Podemos citar o processo de soldagem, apesar de um operador ser 
plenamente capaz de realizar, com o tempo e o passar de diversas peças, o seu ritmo 
não se mantém, assim como a qualidade da soldagem. Muitos já ouviram a frase “não 
sou uma máquina” e é exatamente neste contexto que entra a automação, além de 
manter uma qualidade constante, o fluxo de trabalho também é constante, visando 
um processo produtivo estável, de qualidade e rápido. Veja na imagem abaixo o 
exemplo de um braço robótico executando a ação de soldagem: 
 
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Fonte: Jenson via Shutterstock. 
Figura 1.4 – Braço robótico soldando. 
 
Conclusão 
Caro estudante, esse bloco foi muito importante para introduzirmos os princípios de 
funcionamento e as aplicações da automação, definida como a utilização da tecnologia 
para otimização de processos produtivos por meio do controle de mecanismos e 
funções de determinado processo, com o intuito de empregar processos automáticos. 
Na sequência, conhecemos um pouco sobre a indústria 4.0 e as tecnologias que fazem 
parte da automação industrial, assim como os nove pilares que constituem seu sistema 
como simulações, nuvem, cyber segurança, manutenção, integração e entre outros 
fatores. 
Bons estudos e até a próxima! 
 
 
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REFERÊNCIAS 
RIBEIRO, M. A. Automação industrial. 4ª edição. Salvador: Tek Treinamento & 
Consultoria Ltda., 1999. 
RÜßMANN, M. et. al. Industry 4.0: The Future of Productivity and Growth in 
Manufacturing Industries. BCG, 2015. Disponível em: 
<https://on.bcg.com/3MmLEpW>. 
SILVA, R. M.; SANTOS FILHO, D. J.; MIYAGI, P. E. “Modelagem de Sistema de Controle 
da Indústria 4.0 Baseada em Holon, Agente, Rede de Petri e Arquitetura Orientada a 
Serviços”. XII Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, Natal, 2015. 
 
Referências Bibliográficas Complementares 
SILVEIRA, L.; LIMA, W. Q. Um breve histórico conceitual da Automação Industrial e 
Redes para Automação Industrial. Redes para Automação Industrial. Universidade 
Federal do Rio Grande do Norte, p. 16, 2003. 
SACOMANO, J, B. et al. Indústria 4.0. Editora Blucher, 2018. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2 SENSORES E INSTRUMENTAÇÃO 
Olá, estudante! 
Este bloco irá apresentar os elementos responsáveis pelos sensores e a 
instrumentação, que possuem um papel de destaque na indústria automatizada. Os 
transdutores de sinais serão o primeiro assunto a ser tratado, e falaremos um pouco 
sobre sua funcionalidade e atuação. 
Em seguida, abordaremos os sensores e seus tipos encontrados na indústria. Fechando 
o bloco, você será introduzido ao assunto de controladores eletrônicos, também muito 
usados na automação, além de um exemplo de controlador muito usado nos processos 
industriais. 
Vamos lá?! 
 
2.1 Transdutores de sinais 
Um transdutor é um dispositivo capaz de converter uma forma de energia em outra, 
adequada para fins de medida: mede uma forma de energia que está relacionada a 
outra através de uma relação conhecida. Por exemplo, pode-se medir pressão 
utilizando um transdutor que converte a força exercida pela pressão, numa tensão 
elétrica proporcional (PAZOS, 2002). Assim sendo, o transdutor é um sistema completo 
produzindo um sinal de saída, que converte o tipo de grandeza física que está sendo 
medida em outra grandeza física. A imagem abaixo representa esta relação entre 
grandezas, transdutores e sensores: 
 
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Fonte: Autor. 
Figura 2.1 – Esquema do transdutor. 
 
O sensor, dessa forma, é formado basicamente por duas partes: um transdutor (que 
irá realizar a conversão do efeito físico em sinal elétrico) e um circuito eletrônico, 
capaz de “tratar” o sinal elétrico fornecido pelo transdutor e transformá-lo em um 
sinal elétrico conhecido, podendo ser esse sinal analógico (0-10 Volts, 4-20 mA, 0-20 
mA) ou digital do tipo booleano (liga/desliga), 
Como vantagem desta transformação, temos a flexibilidade, uma vez que muitos 
medidores suportam a transformação de sinais normalizados. Assim como magnitudes, 
medidas são capazes de ser lidas através de grandes distâncias sem nenhuma perda 
praticamente. Na utilização dos transdutores, a unidade de avaliação deve receber 
apenas o intervalo de medição, pois partindo disso é possível calcular, desde sinais 
elétricos até magnitudes elétricas. Alguns modelos de transdutores podem possuir 
uma separação galvânica entre o sinal de entrada e de saída como item diferencial. 
Existem grandezas físicas que podem tomar qualquer valor ao longo do tempo, são as 
chamadas grandezas físicas analógicas. É possível citar como exemplo: pressão, 
temperatura, velocidade, vazão, força etc. Porém, embora estritamente falando, não 
se trate propriamente de grandezas físicas, existem outras variáveis ou características 
num sistema físico, que ao longo do tempo, só podem assumir dois valores possíveis (0 
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ou 1). Essas variáveis são chamadas de grandezas físicas digitais, e temos como 
exemplo a presença ou ausência de um objeto num determinado local (PAZOS, 2002). 
Resumindo, os sensores que medem uma grandeza física e entregam um sinal elétrico 
como saída, se esse sinal puder tomar valores diferentes ao longo do tempo, esse 
sensor é chamado de sensor analógico. Caso contrário, se o sinal elétrico puder tomar 
apenas dois valores distintos ao longo do tempo, esse sensor é chamado de sensor 
digital. 
 
2.2 Tipos de sensores 
Os sensores são aqueles capazes de detectar uma grandeza por um estímulo e 
transformá-la em sinal de saída. Segundo Thomazini (2020), o sensor é empregado 
para designar dispositivos sensíveis a alguma forma de energia, podendo ser luminosa, 
térmica ou cinética. Tratando sobre as grandezas, é possível citar uma variedade delas, 
seja pressão, volume, vazão, temperatura, nível, entre muitas outras. Veja abaixo 
alguns tipos de sensores encontrados no mercado: 
Sensor de presença: em muitas aplicações da automação, existe a necessidade de 
conhecer a presença ou a ausência de uma peça, de uma parte do manipulador, entre 
outras aplicações. Significa dizer que o controlador deve saber se a peça está 
posicionada corretamente ou não, se o manipulador está avançado ou recuado, se 
existe presença de uma parte do corpo do operador na máquina, impedindo o seu 
funcionamento etc. Dentre os tipos mais comuns destes sensores de proximidade 
temos: 
Tabela 2.1 – Tipos mais comuns de sensores de proximidade. 
FAMÍLIA TIPO 
Proximidade Mecânica Chave fim de curso 
Proximidade Magnética Reed Switches 
Proximidade Metálica Indutivos 
Proximidade Universal Capacitivos 
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Óptico Sensores de Barreira 
Óptico Sensores Reflexivos 
Óptico Sensores por Difusão 
Fonte: Autor. 
Veja abaixo o exemplo de um sensor de presença: 
 
Fonte: Stemac. Disponível em: <https://bit.ly/3HcDY5D>. 
Figura 2.2 – Sensor de Proximidade magnética. 
 
Sensor de temperatura: em um processo de fabricação de algum produto existem 
muitas operações que exigem a medição e controle de temperatura, por razões de 
segurança ou simplesmente pela necessidade de se controlar a temperatura de um 
sistema. Os sensores de temperatura devem ser capazes de medir ou detectar 
mudanças na temperatura e produzir um sinal elétrico em função dessa medição ou 
mudança. Os tipos de sensores de temperatura que encontramos são: 
 
Tabela 2.2. – Tipos de sensores 
FAMÍLIA TIPO 
Variação Resistência Termistores (NTC e PTC), PT100 
Semicondutores Junção Semicondutora 
Efeito Termoelétrico Termopares,Par Bimetálico (Termostatos) 
Fonte: Autor. 
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Por sua economia e precisão, os Termopares são, sem dúvida, o sensor para medição 
de temperatura mais utilizado nas indústrias atualmente. Eles são constituídos por dois 
condutores metálicos e distintos, puros ou homogêneos. Em uma de suas 
extremidades são unidos e soldados, o que se convencionou o nome de junta de 
medição ou junta quente, e a outra extremidade aberta, onde se fazem as devidas 
interligações de junta de referência. 
Quando submetemos suas extremidades a temperaturas diferentes a composição 
química dos metais gera uma força eletromotriz (F.E.M), da ordem de mV, princípio 
este conhecido por seebeck. São duas as classes de precisão para Termopares: classe 
Standard e classe Especial. A classe Standard é a mais utilizada industrialmente e em 
processos onde não se requer tanta precisão na leitura da temperatura. Deve-se 
verificar nas Tabelas de Desvios apresentadas neste catálogo, se o indicado para o 
termopar selecionado atende ao erro máximo que o processo pode ter. Já o Termopar 
de classe Especial, apresenta desvios menores e são utilizados onde se deseja reduzir 
ao máximo os erros de leitura, tornando o processo mais preciso. Veja abaixo o 
exemplo de um Termopar: 
 
Fonte: Cetro. Disponível em: <https://bit.ly/3McQMNpvvv>. 
Figura 2.3 – Termopar. 
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Sensor de posição: a medição da posição de um objeto é muito importante em 
automação, para o controle do posicionamento de um braço de um robô, de uma 
mesa posicionadora, de um sistema de movimentação horizontal ou vertical de peças. 
A medição de posição depende de uma série de fatores, destacando dentre eles, como 
os mais importantes, o tipo de movimentação a ser realizadas (deslocamento linear ou 
angular), a faixa ou extensão do movimento e também do tipo de atuador. A seguir 
serão apresentados os tipos de sensores de posição mais utilizados: 
 
Tabela 2.3 – Tipos de sensores de posição mais utilizados. 
FAMÍLIA TIPO 
Variação Resistência Potenciométrico 
Efeito Campo Magnético LVDT / RVDT 
Digital Encoder Absoluto 
Digital Encoder Incremental 
Efeito Campo Elétrico Capacitivo 
Frequência Ultrassom 
Fonte: autor. 
 
Veja abaixo o exemplo de um encoder, também conhecidos como codificadores. São 
constituídos por um ou mais sensores ópticos de barreira, que detectam a passagem 
de um disco codificado (absoluto) ou de um disco perfurado a distâncias fixas e 
equidistantes (incremental): 
 
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Fonte: RH Materiais Elétricos. Disponível em: <https://bit.ly/3tb3ao8>. 
Figura 2.4 – Encoder incremental. 
 
Sensor de velocidade: a velocidade é uma grandeza física bastante importante na área 
de controle e a sua medição se faz necessária. Geralmente, é medida a velocidade 
angular de uma peça giratória e raramente será necessário medir a velocidade de 
deslocamento linear de objetos. 
A grandeza velocidade pode ser obtida através da derivada da posição em função do 
tempo, ou seja, bastaria que tivéssemos um sinal de qualquer sensor de posição, e, 
realizando a derivada desse sinal, teríamos a velocidade do objeto em questão. Porém, 
geralmente, esses sinais possuem ruído (baixa amplitude com alta frequência) 
presente com o sinal medido. Derivar esse sinal com ruído fará com que a amplitude 
do ruído fique muito maior que o sinal, tornando a relação sinal-ruído muito baixa. Por 
essa razão, em sistemas de controle não é utilizada a derivada de sinais para a medição 
de grandezas. 
O sensor de velocidade mais utilizado é o tacômetro, um sensor que fornece um valor 
de tensão contínua proporcional à rotação no seu eixo. Podemos dizer que o 
tacômetro é um motor de corrente contínua trabalhando de forma inversa (fornece 
rotação ao eixo e retira tensão na armadura ao invés de fornecer tensão e produzir 
rotação). Porém, devido à característica construtiva do tacogerador, semelhante ao 
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motor de corrente contínua, o seu sinal de tensão fornecido em função da rotação 
possui um considerável nível de ruído presente. Além disso, possui uma imprecisão de 
medida em baixas rotações. Veja o exemplo de tacômetro: 
 
Fonte: Minipa. Disponível em: <https://www.minipa.com.br/diversos/tacometros/169-mdt-
2238b>. 
Figura 2.5 – Tacômetro digital. 
 
Também são utilizados para a medição de velocidade sistemas do tipo digital 
(frequencímetro digital), baseados na combinação de um encoder incremental, um 
contador digital e um circuito oscilador gerador de uma base de tempo. O contador 
identifica o número de pulsos entregue pelo encoder durante a base de tempo do 
oscilador, fornecendo assim a velocidade angular do eixo acoplado ao encoder. 
Sensor de pressão: em muitas aplicações em ambiente industrial, é necessário realizar 
a medição de um determinado gás ou líquido, medição esta que é realizada através 
dos transdutores de pressão, conhecidos também como pressostatos. A pressão é uma 
grandeza física relacionada à força exercida por unidade de área. Sendo assim, se a 
pressão for exercida sobre um elemento sensitivo (transdutor) de área conhecida, 
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pode-se então medir a quantidade de pressão exercida sobre essa área sensora. Veja o 
exemplo de um sensor de pressão: 
 
Fonte: Stemac. Link <https://bit.ly/3JVUjxy >. 
Figura 2.6 – Sensor de pressão. 
 
Além destes sensores citados acima, contamos com uma diversa gama de sensores 
sejam de luz, acelerômetros, de gases, entre outros sensores que encontramos na 
indústria. 
 
2.3 Interfaces e Controladores 
Os controladores são provenientes da automação industrial e seu principal objetivo é 
controlar processos, máquinas, equipamentos ou mesmo parte deles através de 
algoritmos programáveis de controles específicos. Apesar de sua tecnologia, esses 
dispositivos não atuam sozinhos, precisando de atuadores e sensores em seu processo. 
Os primeiros controladores tiveram seu início no século XX, quando o matemático e 
engenheiro James Watt projetou um regulador centrífugo para controlar a velocidade 
de uma máquina a vapor, tendo seu funcionamento de forma manual no princípio. A 
partir disto, entre 1915 e 1930, veio o controlador proporcional e a instalação in loco 
de registradores cartográficos, logo em seguida, devido à necessidade de transmissão 
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de informações ao centro de controle industrial, surgiram os controladores ajustáveis 
de ganho. 
A sua evolução culmina na década de 70, com o uso dos microprocessadores. Os 
Controladores Lógicos Programáveis (CLP) ou Programmable Logic Controller (PLC) 
tiveram sua introdução em diversas aplicações para automação de processos 
industriais e até mesmo não industriais. 
Atualmente, os Controladores são usados para controle da variável de processo, sendo 
esta uma grandeza física, seja pressão, vazão, temperatura etc., alterando assim seu 
valor em função de outras variáveis, principalmente em relação ao tempo. 
Como exemplo, podemos citar o controlador de processos PRO-EC44 da WEST, 
composto por uma entrada de sensor de temperatura. Sua saída é conectada a um 
dispositivo, podendo ser um aquecedor ou ventilador. 
No intuito de manter o controle preciso da temperatura de determinado processo 
(sem interferência de um operador), o controlador de processos é conectado a um 
sensor, como um RTD que seria uma termoresistência. Em seu funcionamento 
é utilizada a temperatura do ambiente com a temperatura desejada e programada, 
fornecendo assim a saída para o elemento de controle. 
 
Fonte: West. Link <https://www.west-cs.com.br/blog/controlador-de-processos/>. 
Figura 2.7 – Controlador de temperatura. 
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Na grande maioria das configurações, o controlador é responsável por uma 
única malha de controle. Como no exemplo acima, onde uma malha de controle 
de temperatura é composta de um medidor de temperatura, um controlador (controle 
de malha) e um aquecedor. Em outras configuraçõesmenos comuns, o mesmo 
equipamento é responsável por várias outras malhas simultaneamente. Em geral, isso 
é feito por Controladores Lógicos Programáveis, SDCDs (Sistema Digital de Controle 
Distribuído) ou outros equipamentos com funções que se assemelham. 
 
Conclusão 
Caro estudante, nesse bloco você aprendeu sobre outros elementos muito 
importantes e de grande utilização na automação industrial. Primeiramente, foram 
abordados os transdutores de sinais, responsáveis por transformar grandezas físicas 
em sinais elétricos, com sua forma de atuação muito semelhante aos sensores. Ainda, 
dentro deste tema, foram apresentados diversos tipos de sensores, como os de 
pressão, temperatura e torque. 
Por fim, foram abordados os controladores industriais de grande utilidade em diversos 
processos, tal como o controlador de temperatura que assegura a temperatura em 
ambientes de muita precisão, onde a temperatura e a umidade do ar precisam ser 
controladas a todo instante. 
Bons estudos e até a próxima! 
 
REFERÊNCIAS 
PAZOS, F. Automação de sistema e robótica. Axel Books, 2002. 
THOMAZINI, D.; ALBUQUERQUE, P. U. B. Sensores industriais: fundamentos e 
aplicações. Saraiva Educação SA, 2020. 
 
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Referências Bibliográficas Complementares 
PETRUZELLA, Frank D. Controladores lógicos programáveis. AMGH Editora, 2014. 
SILVEIRA, L.; LIMA, W. Q. Um breve histórico conceitual da Automação Industrial e 
Redes para Automação Industrial. Redes para Automação Industrial. Universidade 
Federal do Rio Grande do Norte, p. 16, 2003. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3 AUTOMAÇÃO ELETROMECÂNICA 
Olá estudante, esse é o bloco responsável por apresentar os elementos relacionados à 
automação eletromecânica. Iniciaremos pelos comandos elétricos e seus circuitos de 
comando, evidenciando as suas respectivas funções dentro de processos produtivos e 
apresentando elementos constituintes destes circuitos. 
Em seguida, falamos sobre os relés, abordando a sua definição, tratando 
especificamente daqueles que possuem interfaces de monitoramento e por fim 
aqueles que possuem interface de controle. 
 
3.1 Comandos elétricos 
Para se ter noção sobre a importância dos comandos elétricos, podemos dizer que eles 
são as peças-chaves dos circuitos elétricos, sendo então responsáveis pelo 
funcionamento de máquinas e equipamentos eletrônicos. Eles são classificados em 
circuito de força (seja monofásico, bifásico ou trifásico) composto pela carga, que 
podem ser motores e transformadores, classificados pelo circuito de comando em que 
se encontram as lógicas de acionamento dos dispositivos de sinalização e 
acionamento, como as botoeiras por exemplo. 
No caso das botoeiras, conhecidas também como botão de comando, funcionando 
como o elemento responsável pela ligação e desligamento de circuitos, comumente as 
mais usadas são aqueles contatos do tipo NA (normalmente aberto) e NF 
(normalmente fechado), possibilitando dessa forma uma infinidade de 
configurações. Veja a imagem abaixo que representa uma boteira normalmente usada 
nas indústrias: 
 
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Fonte: vectorfusionart via Shutterstock. 
Figura 3.1 – Botoeira. 
 
Os circuitos de comando consistem em técnicas e métodos para o acionamento das 
máquinas elétricas e equipamentos. Por meio do acionamento do comando elétrico é 
possível fazer o equipamento funcionar. Eles podem ser acionados tanto da forma 
convencional quanto da forma elétrica. Na maneira convencional, são usados meios 
eletromecânicos para dar partida no motor, como um contator, que vemos no 
exemplo abaixo: 
 
Fonte: Schneider. Disponível em: <https://bit.ly/3M4vEbK>. 
Figura 3.2 – Contator auxiliar 124vcc. 
 
 
 
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25 
 
Enquanto no acionamento elétrico são utilizados dispositivos eletrônicos, 
como softwares e inversores de frequência, os inversores de frequência são 
dispositivos eletrônicos capazes de variar a velocidade do giro de um motor, 
transformando a corrente elétrica alternada estável em corrente elétrica variável, de 
forma a controlar sua potência consumida pela carga por meio da variação da 
frequência entregue pela rede. Em outras palavras, sua função é alterar a frequência 
da rede responsável pela alimentação do motor, fazendo com que siga frequências 
diferentes das fornecidas pela rede, que é sempre constante. Assim, é possível alterar 
a velocidade de rotação do motor com maior eficiência. Veja na imagem abaixo o 
exemplo de um inversor de frequência: 
 
Fonte: Fertron. Disponível em: <https://bit.ly/3JSJz2S>. 
Figura 3.3 – Inversor de frequência. 
 
3.1.1 Método triângulo-estrela 
Com auxílio de um conjunto de contatores e temporizadores devidamente 
interligados, energizamos um motor de indução trifásico, inicialmente fechando os 
terminais do motor em ligação estrela para uma tensão de alimentação de 380 Volts, 
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26 
 
porém com tensão de linha de 220 Volts. Desta forma, estaremos partindo o motor 
com uma sub tensão que ocasionará uma menor corrente de partida, mas com menor 
torque também. Após um determinado tempo, quando o escorregamento do motor 
diminui consideravelmente e sua corrente de partida diminui proporcionalmente, uma 
manobra dos contatores modifica a interligação das bobinas do motor de estrela para 
triângulo. Desta forma, a partir deste instante o motor estará configurado para operar 
com tensão nominal de 220 Volts e a tensão de linha será de mesmo valor. A corrente 
sofrerá um novo pico devido à modificação da interligação, causando um efeito de 
dividir o pico de corrente de partida em dois picos de menor amplitude. Veja a figura 
abaixo que representa esta esquematização: 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Autor. 
Figura 3.4 – Circuito do método triângulo-estrela. 
 
3.1.2 Chave compensadora 
Esse método de partida atende melhor a potências de carga superiores àquelas 
atendida pela partida estrela-triângulo. Nesse caso, o controle da potência ou da 
corrente é feito mediante o ajuste de derivações na saída do autotransformador, em 
porcentagens, normalmente, de 65% e 80%. Porém, outras derivações podem ser 
previstas, contanto que as condições de utilização o necessitem. Veja a seguir seu 
esquema funcional: 
, 
 
 
27 
 
 
Fonte: Autor. 
Figura 3.5 – Circuito da chave compensadora. 
 
É aplicada no acionamento de máquinas de grande porte que partem com carga 
parcial. Além disso, a chave compensadora alivia o conjugado (torque) de aceleração 
por causa da tensão inicial (reduzida), e consequentemente, reduz a disponibilidade de 
potência para alimentação. Dentre suas vantagens citamos: 
 Redução da corrente de partida, mantendo um conjugado suficiente 
para acelerar o motor. 
 É possível variar os taps do autotransformador, de modo a propiciar 
uma partida satisfatória do motor. 
Suas principais desvantagens são: 
 Limitação do número de manobras. 
 Custo bem mais elevado em comparação à estrela triângulo. 
 Construção volumosa e pesada. 
 Necessidade de estruturas mais caras para usa fixação. 
, 
 
 
28 
 
 Exige uso de três contatores e pesado autotransformador, que dissipa 
alta energia na partida, permitindo, em geral, somente seis partidas por 
hora. 
 Provoca trancos no sistema no início da partida e na comutação. 
 A energia dissipada no autotransformador é perdida. 
 
3.2 Relés e interfaces de monitoramento 
O relé é um dispositivo elétrico destinado a produzir modificações súbitas e 
predeterminadas em um ou mais circuitos elétricos de saída, quando alcançadas 
determinadas condições no circuito de entrada, que controla o dispositivo (GONDIM, 
2001). Podemos definir como relés os mecanismos cuja sua função básica é ligar e 
desligar circuitos. O circuito básico utilizado sem contato físico entre o terminal ativo e 
o terminal de trabalho permite o aparecimento dos referidos circuitos. A maioria deles 
realiza a comutaçãode contato por meio de algum tipo de análise de circuito (como 
um relé de fase ausente). Essas análises de circuito identificarão a perda de fase e, em 
seguida, comutarão seus contatos internos. Geralmente, eles são usados para 
retransmitir sinais, principalmente sinais eletromecânicos e podem ter de um a oito 
contatos. 
No estudo em questão, vamos tratar dos relés de monitoramento, que como o próprio 
nome já diz são responsáveis pelo monitoramento de diversas grandezas como 
corrente elétrica, tensão, isolamento, temperatura, entre outros fatores. 
Veja como exemplo, o relé monitor de corrente sendo responsável pelo 
monitoramento de correntes elétricas monofásicas contínuas e alternadas, destinadas 
a uma variedade de sistemas receptores. Este relé é capaz de proteger equipamentos 
que não operam em casos de variações na corrente elétrica, como subcorrentes e 
sobrecorrentes. Tais variações comprometem a vida útil de equipamentos mais 
suscetíveis às possíveis falhas na rede elétrica, necessitando de ajuste ou mesmo 
interrupção imediata. 
, 
 
 
29 
 
Dessa forma, o relé monitor de corrente assegura o monitoramento de correntes 
elétricas, através do desligamento e acionamento dos circuitos em motores, 
equipamentos e máquinas, de modo a oferecer adequações para cada circuito. 
Dependendo do modelo, esses relés indicam através de uma tela LED, o estado do relé 
de saída, bem como sua alimentação, tornando possível a identificação de erros ou 
falhas instantaneamente. Veja na imagem abaixo o exemplo de um relé monitor de 
corrente: 
 
Fonte: Clip. Disponível em: <https://www.clipautomacao.com.br/rele-monitor-corrente#group1-1>.] 
Figura 3.6 – Relé monitor de corrente. 
 
Outro relé amplamente usado é o relé de monitoramento falta de fase, sendo 
destinado à supervisão e monitoramento de redes de alimentação trifásicas e 
monofásicas, atuando continuamente em situações em que houver alguma anomalia 
na rede, interrompendo assim a operação do processo. Cada modelo tem suas funções 
estabelecidas, dentre elas temos: falta de fase, falta de fase com detecção de neutro, 
, 
 
 
30 
 
sequência de fase, falta e sequência de fase, falta e sequência de fase com detecção de 
neutro, subtensão e sobretensão trifásico e subtensão e sobretensão monofásico. 
 
3.3 Relés e interfaces de controle 
Similar aos relés de monitoramento, os relés de controle podem atuar sobre 
determinada grandeza, controlando-a da forma necessária para seu funcionamento. 
Essencialmente, estes relés são compostos por uma bobina de controle, normalmente 
de baixa voltagem de acionamento e por um grupo de contatos de carga. 
A bobina de controle pode ser simples ou dupla, isto dependerá do tipo de operação 
destinada. No caso da bobina é simples quando se planeja operar ou retirá-la de 
operação conforme é aplicada ou retirada a tensão de controle. Já operando com 
bobina dupla, geralmente é utilizada quando se tem um acionamento com memória, 
ou seja, mesmo sem energia de controle o relé pode permanecer em operação ou 
cortando a operação, utilizando uma bobina para cada função. 
Para exemplificar o uso destes relés, temos como exemplo o relé controle de nível. 
Este é utilizado para monitorar e ajustar automaticamente o nível do líquido, além de 
medir a corrente do líquido no reservatório por meio de um conjunto de eletrodos, 
que servem como sensores de presença ou mesmo sentindo sua ausência. Veja na 
imagem o relé controle de nível com seus eletrodos de detecção: 
 
, 
 
 
31 
 
 
Fonte: Clip. Link <https://www.clipautomacao.com.br/rele-nivel#group1-2>. 
Figura 3.7 – Relé controle de nível e seus eletrodos. 
 
 Seu modo operante está baseado em um circuito eletrônico capaz de comparar a 
corrente que circula entre os eletrodos conectados ao relé de nível, dessa forma, os 
contatos de saída do relé de nível comutam para a posição de operação ou repouso 
quando o eletrodo for coberto ou for sentida a sua ausência. 
Podemos encontrar dois tipos de controle de nível: superior e inferior. Suas respectivas 
funções estão ligadas ao controle do nível de líquidos condutores de corrente elétrica 
e do tipo de bombeamento utilizado em diferentes situações. Para o caso do relé de 
nível função superior, ele é responsável por controlar e supervisionar o nível de 
líquidos condutores de corrente elétrica em ambientes que utilizam caixas d’água, 
tanques ou reservatórios. Seu sistema auxilia na manutenção do nível de líquido, como 
no caso de a água não ultrapassar o limite máximo, de forma a evitar o 
transbordamento do tanque. 
Se tratando do relé de nível função inferior, sua atribuição é controlar e supervisionar 
o nível de líquidos condutores de corrente elétrica em ambientes que utilizam bombas 
submersas ou poços artesianos. Seu sistema auxilia na manutenção do nível de 
líquidos, como no caso de a água não baixar para o limite mínimo dentro de 
, 
 
 
32 
 
reservatórios de líquidos, evitando assim a queima da bomba submersa ou entrada de 
ar na mesma. 
Ambas as formas de operantes do relé (relé de nível na função superior ou na função 
inferior) podem funcionar de maneira semelhante, por meio da comparação entre a 
corrente circulada pelos eletrodos do relé. Esta função auxilia no controle, refletindo 
em seu modo de operação quando o líquido contido atingir o eletrodo superior ou 
mesmo quando o eletrodo inferior não sentir a presença de nenhum líquido. 
 
3.3.1 Chave Estática 
Com intuito de substituir as chaves eletromecânicas como: relé, contator, disjuntor 
etc., as chaves estáticas apresentam em algumas aplicações um comportamento 
bastante superior às chaves eletromecânicas. 
Uma chave estática tem como objetivo apenas comutar a potência, sem, contudo, 
modificar a forma de onda entregue à carga. As características do SCR, trabalhando em 
condução ou corte, nos permite substituir os contatos eletromecânicos de relés com 
grandes vantagens adicionais. Dentre suas vantagens em relação à chave 
eletromecânica, citamos: 
 Alta velocidade de chaveamento. 
 Operação segura, pois não gera centelhamento. 
 Não geração de ruído de alta frequência (pode ser acionada e 
desacionada sempre com a passagem da senóide pelo zero). 
 Não necessita de manutenção pois não possui partes moveis. 
 Vida útil muito longa. 
 Altamente segura em ambientes explosivos (não geração de centelhas). 
 Resistente à vibração e choque mecânico. 
, 
 
 
33 
 
 Não depende de posição de instalação. 
 Não gera ruído de contato no acionamento ou corte. 
 Dimensão pequena e leve. 
 Controle eletrônico com baixa potência. 
 Baixo custo. 
 Grande confiabilidade. 
 Permite modular a potência entregue a carga. 
 Alta isolação entre circuito de comando e circuito de potência. 
 Fácil controle à distância. 
Enquanto a desvantagem de uma chave estática em relação à chave eletromecânica 
temos: 
 Não permite a completa isolação da carga com a fonte no estado 
desligado (existência de corrente de fuga nos semicondutores no estado 
desligado). 
 Passível de falha quando sujeita sobre tensões e sobre correntes, 
mesmo com circuitos de proteção (snuber). 
 Apresenta perda de potência em condução, portanto requer 
refrigeração. 
 Uso limitado em algumas aplicações devido à queda de tensão sobre o 
dispositivo. 
 Uso limitado em circuitos monofásicos, devido ao custo e complexidade. 
 A mesma chave não pode ser utilizada com alimentação AC e DC. É 
necessário circuito especial para bloqueio em DC. 
, 
 
 
34 
 
 Manutenção da condição de disparo requer pulsos de disparo a cada 
semiciclo. 
 Pode ser acionada indevidamente por indução ou ruídos presentes no 
ambiente de trabalho. 
 Requer uma isolação mais precisa (consequentemente, mais custosa) do 
circuito de controle para o circuito de potência para imunização de 
ruídos. 
 Capacidade de carga máxima limitada pelos SCR`s utilizados (poucaflexibilidade sobre corrente como no relé eletromecânico). 
 
Circuitos práticos para uma chave estática 
Veja abaixo as configurações práticas dos circuitos em diferentes estados da chave 
estática: 
 SCRs em oposição. É necessário um circuito de disparo para cada SCR: 
 
 
 Com Triac, até determinada faixa de potência (baixas), substitui o SCR com a 
facilidade de um único circuito de disparo: 
, 
 
 
35 
 
 
 Com um único SCR em meio a uma ponte de diodos: 
 
 Com dois SCRs, dois diodos formando uma ponte e com um único circuito de 
gatilho: 
 
Também em circuitos trifásicos, utilizamos SCR´s para comutação de cargas, com 
grandes vantagens no funcionamento dos circuitos. Veja abaixo algumas configurações 
comuns de uso industrial: 
 Acionamento de carga em estrela: 
 
 Acionamento de carga em triangulo: 
, 
 
 
36 
 
 
 
 Acionamento de carga em triangulo, com redução de corrente sobre cada SCR: 
 
 
 Com redução de custo pela substituição de 3 SCRs por três diodos (um em cada 
fase): 
 
 
 Para cargas não balanceadas, redução de custo com a supressão de controle 
em uma fase (fornos elétricos resistivos): 
 
 
 Para controle de apenas um semiciclo: 
, 
 
 
37 
 
 
 
 Circuito para reversão de rotação de motor trifásico (não podem ser utilizados 
diodos, pois apresentariam um curto na rede): 
 
 
 Chave hibrida com um contato paralelo ao circuito para redução de perdas e 
um contato série para garantia de isolação. Após a colocação em 
funcionamento, utilizamos a chave mecânica para otimizar a performance sem 
perigo de faiscamento ou geração de surtos de tensões ou correntes: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
, 
 
 
38 
 
3.3.2 Relés de estado sólido 
Chaves semicondutoras AC que não apresentam partes moveis ou contatos mecânicos 
recebem a denominação de Relé de estado solido (SSR - Solid State Relays), que 
passaram a possuir ampla utilização em circuitos elétricos de potência na comutação 
de cargas. 
Na prática, são utilizados circuitos ópticos-acopladores para geração dos disparos dos 
SCRs para garantir um bom funcionamento da chave. Uma linha de ópticos-
acopladores dedicada a disparo de SCRs estão sendo utilizadas com excelentes 
resultados em chaves estáticas. Veja abaixo um exemplo do componente desta série: 
Fonte: Autor. 
Figura 3.8 – Esquema do SSR. 
 
Observe que este óptico-acoplador possui, internamente, um detector de cruzamento 
com zero, utilizado como referência para início de condução ou corte dos SCR´s, de 
forma a garantir que não existirá formação de 
V I
ou
t t
 
  excedente no circuito. Desta 
forma, vemos o circuito de um SSR apresentado abaixo: 
, 
 
 
39 
 
 
Fonte: Autor. 
Figura 3.9 – Circuito do SSR. 
 
 
Conclusão 
Com esse bloco, foi possível conhecer mais sobre a importância dos comandos 
elétricos, sendo estes responsáveis pelo funcionamento de máquinas e equipamentos 
eletrônicos. Apresentamos também exemplos como botoeiras e contatores, elementos 
que fazem parte dos circuitos de comando. 
Na sequência, falamos sobre os relés em sua função básica de acionamento e 
desligamento de circuitos, mais especificamente, tratamos daqueles relés que 
possuem a função de monitoramento, como por exemplo, o relé monitor de corrente. 
No fechamento do bloco, falamos das interfaces de controle dos relés, como por 
exemplo, o relé que controla o nível em tanques de armazenamento e reservatórios, 
mostrando a sua aplicação e funcionalidade dentro desses processos. 
 
 
REFERÊNCIAS 
GONDIM, P. M. C. Estudo dos relés eletromecânicos aos digitais nos sistemas 
elétricos de potência. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia 
Elétrica) – Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, 2010. 
, 
 
 
40 
 
Referências Bibliográficas Complementares 
BRAGA, N. C. Relés: Circuitos e aplicações. Editora Newton C. Braga, 2017. 
SILVEIRA, L.; LIMA, W. Q. Um breve histórico conceitual da Automação Industrial e 
Redes para Automação Industrial. Redes para Automação Industrial. Universidade 
Federal do Rio Grande do Norte, p. 16, 2003. 
TAQUES, M. M. Comandos elétricos industriais. Instituo Federal, Santa Catarina, 2016. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
, 
 
 
41 
 
 
4 DRIVERS DE CONTROLE 
Olá, estudante! 
Neste bloco, você verá os elementos que compõem os drivers de controle dentro de 
processos automatizados. Nesse contexto, inicialmente serão abordados os inversores 
de frequência e suas funções nas cargas utilizadas. Em seguida, será apresentado um 
dispositivo conhecido como soft starter, também muito usado na indústria, 
evidenciando assim, sua funcionabilidade dentro dela. 
Por fim, você aprenderá sobre as IHM, conhecidas como interfaces homem-máquina, 
abordando mais sobre esse dispositivo utilizado nos processos de controle e 
integração de sistema que fazem parte da automação. 
Vamos lá?! 
 
4.1 Inversor de frequência e Soft Starter 
O inversor de frequência é utilizado para controlar a velocidade do motor, esse 
dispositivo é utilizado para o acionamento de motor monofásico e trifásico, alterando 
a frequência e tensão para controlar a velocidade e o respectivo consumo de energia. 
Para controlar a potência consumida pela carga, o inversor converte a corrente 
alternada fixa (corrente e tensão) em corrente alternada variável, alterando assim a 
frequência fornecida pela rede. (FRANCHI, 2009) 
O inversor é responsável por alterar a frequência na entrada do motor, caso a 
frequência seja maior, a velocidade do motor será maior, caso a frequência seja 
menor, consequentemente, a velocidade também será menor. Como diferencial, o 
inversor de frequência explora o funcionamento da carga, além de suas características 
descritas, proporcionando flexibilidade de velocidade de forma segura e precisa. Veja o 
exemplo de um inversor de frequência abaixo: 
 
, 
 
 
42 
 
 
Fonte: Ageon. Disponivel em: <https://bit.ly/3M0cZOl>. 
Figura 4.1 – Inversor de frequência. 
 
Os inversores podem também controlar a velocidade do motor, de forma que não haja 
perdas de torque, além de operar em uma aceleração suave por meio de sua 
programação, frenagem direta na carga sem necessidade de freios mecânicos e 
diversas maneiras de programação de velocidade baseados na utilização em questão. 
Eletronicamente falando, o inversor de frequência realiza a conversão de um sinal de 
tensão elétrica em forma de onda em um sinal de onda quadrada, isto por meio de um 
modelador de pulsos conhecido como PWM (Pulse Width Modulation). Alguns passos 
são dados neste percurso para que seja controlada a frequência da carga, dividindo 
entre duas partes, veja: 
 Controle: os sistemas de controle são formados pela Interface Homem-Máquina 
(IHM), entradas e saídas analógicas/digitais e rede de comunicação. A partir disto, 
o operador pode comandar o inversor, selecionando a maneira em que irá 
controlar a carga, seja via IO, IHM, entre outras formas, criando lógicas ou 
utilizando funções específicas no gerenciamento da aplicação, como o feedback da 
aplicação, entre outros aspectos. 
, 
 
 
43 
 
 Potência: na parte da potência, sua composição é formada por filtros, retificadores 
e também, a parte do IGBT, que irá tratar o sinal senoidal em um sinal PWM, 
assim, podemos variar a velocidade do motor. Além de também tratar as 
distorções harmônicas geradas pelo chaveamento dos transistores. 
 
4.1.2 Soft Starter 
O soft starter é um dispositivo eletrônico formado por pontes de SCR’s (tiristores) 
acionadas através de um circuito eletrônico, cujo objetivo é controlar o pico de partida 
de motores de indução monofásicos e trifásicos, assim como seu desligamento. Ele 
torna tanto o acionamento quanto a desenergização suaves, substituindo, dessa 
forma, os meios convencionais de ligação estrela-triângulo, chave compensadora ou 
mesmo a partida direta. Veja a imagem abaixo, que representao dispositivo soft 
starter: 
 
Fonte: Weg. Disponível em: <https://bit.ly/3pidB8d>. 
Figura 4.2 – Soft Starter. 
 
 
, 
 
 
44 
 
A partir do uso do soft starter, é possível limitar a corrente de partida e controlar a 
tensão da carga, de forma a evitar picos de corrente, possibilitando a partida e parada 
de maneira branda, promovendo a proteção da carga e do sistema num todo. 
No caso do controle da energização, é aplicada uma tensão inicial, em que os SCRs, 
ligados em paralelo e em sentido opostos, geram uma defasagem de 180º na tensão 
durante os seus ciclos de meia onda. Tal atraso é reduzido com o decorrer do tempo, 
causando um aumento gradativo na tensão até que ela alcance o valor máximo de 
alimentação. 
Ao tratar da proteção no sistema, o soft starter monitora as características da carga 
por meio da tensão de partida e, caso exista alguma falha ou alteração detectada na 
corrente de cada fase, o dispositivo interromperá a alimentação de forma a proteger o 
motor. 
Por fim, sua desenergização acontece de forma contrária ao controle de acionamento, 
por meio do mesmo princípio do controle de energização, manuseando então, o 
tempo da desenergização. Esta forma de operação busca sempre trabalhar 
objetivando o melhor desempenho possível da carga. 
Suas principais aplicações estão voltadas para equipamentos como: bombas 
centrífugas, seja de saneamento, irrigação ou petróleo, ventiladores, exaustores e 
sopradores, misturadores e aeradores, britadores e moedores, fornos rotativos, 
compressores de ar e refrigeração, serras e plainas, entre outros equipamentos que 
podem ser utilizados. 
Portanto, os Soft Startes são utilizados, basicamente, para partidas de motores 
trifásicos de indução CA (corrente alternada) tipo gaiola, em substituição aos métodos 
estrela-triângulo, chave compensadora ou partida direta. Eles têm a vantagem de não 
provocar grande consumo de energia de partida no sistema, limitar a corrente de 
partida, evitar picos de corrente e ainda incorporar parada suave e proteções. 
Estas chaves contribuem para a redução dos esforços sobre acoplamentos e 
dispositivos de transmissão durante as partidas e para o aumento da vida útil do motor 
, 
 
 
45 
 
e equipamentos mecânicos da máquina acionada, devido à eliminação de choques 
mecânicos. Também contribui para a economia de energia, sendo muito utilizada em 
sistemas de refrigeração e em bombeamento. 
 
4.2 Driver de Potência 
Um conversor DC ou choppers, como costuma ser denominado, é um tipo de circuito 
utilizado para obter uma tensão DC variável a partir de uma tensão DC fixa. Variamos o 
valor médio de saída, variando a proporção do tempo que a saída fica ligada à entrada. 
Esta conversão é obtida pela combinação da carga ligada a um dispositivo de 
chaveamento em estado solido, operando em alta frequência. 
Inicialmente, tiristores foram utilizados com bons resultados na construção de 
choppers, porém a um custo mais elevado, pois necessitam de um circuito de 
comutação forçada para garantir o bloqueio quando não está trabalhando em regime 
senoidal. O progresso da microeletrônica disponibilizou semicondutores como TJB, 
GTO, MOSFET e IGBT de potências mais elevadas, que operam através de um sinal de 
controle, modificando sua condição de saída com mais facilidade que um tiristor, 
reduzindo custo e aumentando confiabilidade de funcionamento. 
A técnica de chaveamento utilizada nos choppers DC é denominada PWM (Pulse Width 
Modulation ou modulação por largura de pulso) ou PFM. No PWM, o valor médio de 
saída é obtido pela relação entre o tempo ligado e o tempo desligado do sinal de saída, 
mantendo a frequência de saída constante. 
Encontramos duas técnicas básicas de circuitos choppers: Step-down ou buck e Step-
up ou boost. Os choppers tipo buck geram uma tensão sobre a carga menor ou igual a 
tensão de entrada, enquanto os choppers tipo boost geram uma tensão sobre a carga 
maior ou igual a tensão de entrada. 
Aplicações típicas destes circuitos são encontradas em acionamento de motores DC 
em maquinas de tração (trens, metrôs etc.), chaveamento de alimentadores de 
, 
 
 
46 
 
potência, UPS (Uninterruptible Power Supllies) ou fontes de alimentação de 
funcionamento contínuo. 
 
4.2.1 Princípio básico do Choppers DC 
Suponhamos que desejemos ajustar a tensão de saída em certa faixa de zero até a 
tensão de entrada. Operamos a chave do choppers de modo a termos um período 
ligado  Ton e um período desligado  Toff em cada ciclo de trabalho, porém, este 
ciclo é de um período constante  T e de uma frequência bastante alta, de forma que 
a carga não perceba variações dos estados ligados e desligados. A forma de onda 
abaixo mostra um sinal PWM típico como demonstra a representação abaixo: 
 
Fonte: Autor. 
Figura 4.3 – Forma de onda PWM em um chooper. 
 
 
O valor médio de tensão será dado por: 
0
T TON ONV V Vi i
T T TON OFF
 
 
Chamando de (d) a relação entre a largura do pulso ligado e o tempo total do ciclo, 
temos: 
0
TONd V dVi
T
  
 
, 
 
 
47 
 
A relação acima demonstra que a tensão de saída varia linearmente com o ciclo de 
trabalho, conforme o gráfico: 
 
O valor médio da corrente de saída é dado por: 
0
0
V d ViI
R R
 
 
E o valor eficaz da tensão de saída é: 
2
0
V T TI ON ONV V V di i
T TEF
  
 
 
4.2.2 Modulador por frequência de pulso (PFM) 
Ao invés de mantermos o período constante, mantemos TON constante e variamos a 
frequência de oscilação. Conseguimos, deste modo, a variação da tensão de saída, 
diminuindo seu valor médio à medida que diminuímos a frequência, porém este 
sistema apresenta problema de descontinuidade para baixos valores médios de saída 
(instabilidade em baixa frequência), e é de pouca utilização, embora apresente 
menores perdas de chaveamento nas baixas frequências. Veja abaixo a representação: 
 
, 
 
 
48 
 
 
Fonte: Autor. 
Figura 4.4 – Forma de onda PFM. 
 
4.2.3 Modo de corrente contínua 
Consideramos o modo de corrente continua se a corrente na carga não atingir o valor 
zero durante o ciclo de trabalho. Podemos calcular tensões e correntes no circuito 
conforme as equações abaixo: 
 Corrente no indutor: 
 0 0 020
2 2
V V VI I I IMAX MIN MAX MINI I I I AL MAX MIN
R R R
 
       
 
 Tensão no indutor: 
 0 0 0 00 0
I I V V
V V L I t BL
t t L L
 
   
  
 Com a chave aberta (TOFF): 
 
 De modo semelhante, temos IMIN: 
0 0
2
V V
I TMIN OFF
R L
 
 
 A corrente de ripple de pico a pico: 
 0 0 0 0 02 20
2
V V V V V
I I I T em A I T I TMAX MIN OFF MAX OFF MAX OFF
L R L R L
       
, 
 
 
49 
 
0I
V
I I Tripple MAX MIN OFF
L
  
 
 A corrente média no diodo de retorno: 
0
TOFFI Id
T

 
 
Para valores de “d” muito baixos, com cargas de pequenas indutâncias, o valor da 
corrente de carga pode atingir o valor de zero durante o TOFF do ciclo (chave 
desligada) e crescer a um valor positivo quando a chave estiver ligada. Nestas 
condições consideramos a corrente de carga “não continua”. 
Esta condição deve ser evitada para um chopper, pois instabiliza o funcionamento da 
carga conectada ao circuito (por exemplo, um motor DC). Melhora-se a resposta com 
adição de um indutor em serie com a carga ou aumentando o valor da indutância de 
carga. 
Para determinação da mínima indutância de carga, temos: 
0 0 0 00 2
2 2 2
V V V V TOFFI T T L T R L RMIN OFF OFF OFF
R L R L
        
Sendo desejável evitar o modo não continuo e o aumento da indutância acima do 
mínimo demonstrado acima, garantindo melhor funcionamento do circuito, e quanto 
maior o valor de indutância, menor será o ripple de corrente de carga. Para uma 
indutância tendendo a infinito, a corrente de carga se torna DC. 
 
4.2.4 Choppers Buck-Boost 
Os circuitos de choppers Buck-Boost são uma combinação dos choppers step-up e 
step-down. Sua tensão de saída pode variar de zeroaté um valor maior que a tensão 
de entrada, e em algumas vezes, pode se tornar negativa. Vemos abaixo o circuito 
básico, sendo a chave representada por um TJB (Transistor de Junção Bipolar), mas 
poderá ser qualquer semicondutor trabalhando em corte e saturação: 
, 
 
 
50 
 
 
 
Fonte: Autor. 
Figura 4.5 – Circuito Buck-Boost. 
 
Quando a chave SW estiver fechada, o modelo de funcionamento será desta forma: 
 
Fonte: Autor. 
. Figura 4.6 – Circuito Buck-Boost com chave SW fechada. 
 
E para a chave SW aberta, temos: 
 
Fonte: Autor. 
Figura 4.7 – Circuito Buck-Boost com chave SW aberta. 
 
Matematicamente temos: 
, 
 
 
51 
 
0
1
d
V Vi
d

 
Ou seja, podemos controlar o valor da tensão de saída pelo controle do duty-cycle, 
indo desde o valor zero, passando pelo valor da tensão de entrada e crescendo até um 
valor maior que o da alimentação. 
Quando 0,5d  , a tensão de saída será maior que a tensão de entrada e o circuito 
opera no modo step-down. 
Quando 0,5d  , a tensão de saída será menor que a tensão de entrada e o circuito 
opera no modo step-up. 
Podemos ainda definir a potência de saída dada por: 
2
0
0
V
P
R

 
O mínimo indutor para funcionamento do circuito com a seguinte expressão: 
 21
2
RT d d
L


 
 
4.2.5 Inversores 
São circuitos eletrônicos estáticos (sem partes moveis) que convertem energia DC em 
AC, na frequência, tensão, corrente e com a forma de onda desejada. Os inversores 
são classificados pelo tipo de forma de onda de saída, número de fases, princípio de 
comutação, semicondutor de saída etc., e suas principais aplicações na indústria estão 
na obtenção de inversores de tensão (oscilador de tensão variável), inversores de 
frequência (oscilador de tensão e frequência variável), no-break (UPS), entre outros. 
 
 
 
 
, 
 
 
52 
 
Inversor Básico 
O circuito de um inversor básico destinado a obtenção de um sinal AC a partir de um 
sinal DC é apresentado abaixo e recebe o nome de ponte H, devido ao tipo de 
configuração, conforme apresentado abaixo: 
 
Fonte: Autor. 
Figura 4.8 – Circuito do inversor básico. 
 
A chave desenhada representa um dispositivo semicondutor, trabalhando em corte e 
saturação, de modo que alternando ligações de S1 e S2, podemos criar para a carga 
tanto o potencial positivo como negativo ou flutuado, obtendo desta forma algumas 
formas de onda interessantes para aplicação em eletrônica industrial. 
 
Onda Quadrada 
Através da alternância de S1 e S2 (ambas sempre ligadas e em oposição), podemos 
obter uma onda quadrada de saída (sinal sobre a carga). 
 
, 
 
 
53 
 
Estado S1 S2 
1 + - 
2 - + 
 
Onda retangular 
Para obtenção de uma onda retangular, devemos proceder ao chaveamento abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.2.6 Inversores de tensão 
Inversores de tensão são empregados na obtenção de energia em substituição a 
senoide da rede. Nele, uma fonte de tensão constante e DC alimenta um conjunto de 
chaves que alternando sua ligação gera uma tensão de alimentação de mesma 
frequência e mesmo valor eficaz. 
Estado S1 S2 
1 + + 
2 + - 
3 + - 
4 + + 
5 - + 
6 - + 
7 - - 
, 
 
 
54 
 
Em ambas as opções de forma de onda, podemos garantir o mesmo valor eficaz, mas 
existe uma diferença conceitual grande entre estas duas formas de onda. Quando 
aplicadas em cargas indutivas (motores elétricos) estes sinais desenvolvidos em 
Fourier, são compostos de uma harmônica fundamental e harmônicas de múltiplas 
frequências a partir da fundamental, conforme o diagrama abaixo: 
 
 
Fonte: Autor. 
Figura 4.9 – Formas de ondas do inversor de tensão. 
 
Em um motor de campo girante, a frequência fundamental é a responsável pelo 
movimento de arraste do rotor, gerando o movimento desejado, porém todas outras 
harmônicas que não fundamentais irão gerar campos magnéticos no interior do motor, 
que se transformarão em perdas e não em movimento, conhecidas como perdas de 
harmônicas. 
Conclui-se que o circuito proposto pode ser utilizado para cargas que não motores 
elétricos (por exemplo, em cargas resistivas este sistema apresenta ótima eficiência), 
mas para cargas indutivas suas perdas serão muito altas, chegando a números de 
rendimento próximo a 50% (muito baixo para um circuito elétrico). 
 
, 
 
 
55 
 
Inversores de tensão podem, contudo, substituir alimentações senoidais com sucesso, 
basta definir a necessidade do consumidor e optar pelo circuito adequado. Para cargas 
indutivas, inversores de tensão fatoriais (vistos mais adiante deste capitulo) são 
utilizados com ótimo rendimento de energia. 
 
4.2.7 Inversor de meia ponte 
Um circuito bastante econômico para construção de inversores é o inversor de meia 
ponte. Constituído basicamente de duas chaves semicondutoras e duas fontes de 
tensão DC, conforme apresentado na imagem abaixo: 
 
Fonte: Autor. 
Figura 4.10 – Circuito do inversor de meia ponte. 
 
O dispositivo de chaveamento, representado no esquema elétrico, por TJB poderá ser 
IGBT, MOSFET, GTO, SCR ou outro qualquer que queira ser utilizado, enquanto os 
diodos D1 e D2 são diodos de retorno para proteção das chaves contra picos de força 
contra eletromotriz da carga. 
As vantagens deste tipo de montagem estão no melhor rendimento das “chaves”, pois 
em cada semiciclo temos apenas uma chave ligada, ao invés de um circuito em ponte 
H, que apresenta nas mesmas condições duas chaves em série ligadas, com o dobro de 
perdas. Como desvantagem existe a necessidade de duas fontes DC para o 
funcionamento do circuito, enquanto a ponte H necessita de apenas uma fonte. 
, 
 
 
56 
 
Podemos calcular então: 
 Tensão eficaz na saída: 
20V d Eef

 
 Corrente media sobre a chave: 
0
E d
I
med R

 
 Potência absorvida na carga: 
2
20
E
P d
R

 
Exemplo: para um inversor monofásico de ½ ponte operando com uma forma de onda 
retangular de saída, temos os seguintes parâmetros: E = 100 V d = 50 % R = 1 Ω. 
Calcule: 
o Forma de onda de tensão de saída e sobre os TJBs: 
 
, 
 
 
57 
 
 
o A máxima tensão sobre cada TJB: 
 2xtensão de alimentação = 2x 100 = 200V 
o Tensão eficaz na carga: 
 
2 2 0,5 100 1000V d E xef
  
 
o Corrente media no TJB: 
 
100 0,5
500
1
E d
I A
med R
  
 
o Potência na carga: 
 
2 2100
2 2 0,5 100
1
E
P d KW
R
  
 
 
4.2.8 Inversor de ponte completa 
Com o circuito abaixo é possível a obtenção do sinal AC a partir da fonte DC, chamado 
de inversor de tensão em ponte H, conforme apresentado na imagem abaixo: 
 
, 
 
 
58 
 
 
Fonte: Autor. 
Figura 4.11 – Circuito do inversor de ponte completa. 
 
Possibilita a obtenção de sinais semelhantes ao circuito de meia ponte, porém com 
diferente circuito. Para inversão de polaridade na carga, um par de chaves deve estar 
em condução, assim, sempre que S1 e S4 forem acionadas, a polaridade da carga será 
a indicada no circuito. Bloqueando S! e S4 e conduzindo S2 e S3, a polaridade da carga 
será inversa à indicada no circuito, obtendo, desta forma, a inversão do sinal na carga, 
porém com a utilização de apenas uma fonte de alimentação. As formas de onda de 
tensão e corrente na carga são idênticas ao circuito anterior, logo, as mesmas 
equações podem ser utilizadas para cálculo de Vef, Ief e Po. 
Exemplo: para um inversor em ponte H, com carga resistiva de 2Ω e fonte de 200 
Volts, que produz uma tensão de saída do tipo retangular, conforme gráfico abaixo 
(d=75%), determine: 
o Formas de onda da corrente de saída Io, de tensões e correntes sobre as 
chaves (TJB) e da fonte de alimentação Is. 
, 
 
 
59 
 
 
 
o Máxima tensão na carga: 200maxV E V  
o Máxima corrente na carga:
200
1000max 2
E V
I A
R
  
 
o Corrente eficaz na carga: 
2.0,75 2001 2
61,230
2 2.2
d E
I A
ef R
  
 
o Potência na carga: 
2 2. 2.61,23 7,5argP R I KWc a    
 
, 
 
 
60 
 
4.3 Interfaces IHM 
As Interfaces Homem-Máquina,ou conhecida como IHM (ou do inglês HMI - Human 
Machine Interface), são dispositivos que têm a finalidade de facilitar a comunicação 
entre operadores e os respectivos sistemas operantes na indústria da automação. A 
sua linguagem simples fornece ao operador o manuseio das máquinas, meios mais 
fáceis na comunicação com sistema através do uso de janelas de operação, animações, 
alarmes, entre outras funcionalidades. 
“As Interfaces Homem-Máquina (IHM) ou Humano-
Computador (IHC) tem cada vez mais avançado 
proporcionalmente com a tecnologia em geral, portanto, os 
equipamentos atuais aplicados tanto na indústria como em 
outros ambientes estão deixando de lado interfaces úteis, 
utilizadas em equipamentos eletrônicos com tecnologia 
inferior, que poderiam ser mais apropriadas para tal, 
ignorando sua funcionalidade e desempenho, ou até mesmo 
utilizando interfaces tecnologicamente antigas, influenciando 
de forma negativa no resultado final.” (SILVA, 2011) 
 
O seu layout permite a fácil operação do dispositivo e uma tela touch torna o processo 
intuitivo, além de serem portáteis, o que colabora com o uso dentro do chão de 
fábrica. Veja uma IHM que exemplifica sua utilidade: 
 
Fonte: Weg. Disponível em: <https://bit.ly/3hRD3h3>. 
Figura 4.12 – IHM. 
 
 
, 
 
 
61 
 
Geralmente, a IHM está interligada a um controlador CLP, cuja comunicação é 
encontrada de diversos modos. Dentre as principais, temos a Comunicação Direta e a 
Comunicação FieldBus. No caso da Comunicação Direta, sua interface está ligada de 
forma direta ao CLP através de um cabo de comunicação que normalmente utiliza 
padrões de comunicação TTY, RS-485 e RS-232. Já na Comunicação FieldBus é preciso 
uma rede de comunicação, tendo como as principais redes: Profibus, Profinet e Device-
net. 
Deste modo, uma linha de manufatura equipada com uma IHM conectada a um CLP 
faz a coleta dos dados gerados pelos sensores, transformando-as em álgebra booleana, 
para que então a HMI possa se interligar ao CLP e assim interpretar a informação 
colhida para que seja disponibilizada ao operador. 
Dessa forma, ocorre o monitoramento de dados e do diagnóstico de problemas, 
operando através do acesso no CLP, em que a Interface lê os dados do sistema de 
produção da máquina, traduzindo e projetando os dados de forma simplificada 
visualmente. Em seguida, o operador realiza a análise desses dados, possibilitando 
assim uma tomada de decisão mais acertada. 
Dentre suas aplicações é possível, também, realizar a revisão e monitoramento dos 
processos, diagnóstico problemas, acompanhamento do tempo de 
produção, supervisão de KPIs (indicador-chave de desempenho), monitoramento das 
entradas e saídas do processo e a visualização dos dados em geral. 
Como um exemplo prático de sua aplicabilidade, as indústrias siderúrgicas utilizam a 
IHM no monitoramento e no controle dos metais que serão fundidos e moldados. 
Dessa forma, o dispositivo pode controlar e analisar a sua velocidade de operação. É 
capaz de monitorar e controlar, também, o estoque, reposição, expedição e até 
mesmo interligado ao almoxarifado. 
 
 
 
, 
 
 
62 
 
Conclusão 
Caro estudante, com esse bloco conhecemos mais sobre os drivers de controle nos 
processos de automação. O primeiro que vimos foi o inversor de frequência utilizado 
no controle da velocidade de motores, capaz de alterar a frequência e tensão, no 
intuito de controlar a velocidade e seu respectivo consumo de energia. 
Similar a este dispositivo, os soft-starters são responsáveis por controlar a tensão de 
partida, assim como seu desligamento, tornando, dessa forma, o acionamento ou a 
desenergização suave da carga. Para concluir, conhecemos sobre as interfaces 
homem-máquina, ou seja, dispositivos cujo objetivo é facilitar a comunicação entre o 
operador e o sistema operante nas máquinas, elemento muito importante nos 
processos de automação industrial. 
Bons estudos e até a próxima! 
 
 
REFERÊNCIAS 
FRANCHI, C. M. Inversores de frequência: teoria e aplicações. Saraiva Educação SA, 
2009. 
SILVA, G. P.; BERTONCELO, V.; COGO, F. “Análise de interfaces homem-máquina (ihm) 
em equipamentos controlados eletronicamente. ” VII EPCC (Encontro Internacional de 
Produção Científica). UniCesumar, 25 a 28 de 2011. 
 
Referências Bibliográficas Complementares 
HART, D. W. Eletrônica de potência: análise e projetos de circuitos. McGraw Hill Brasil, 
2016. 
SILVEIRA, L.; LIMA, W. Q. Um breve histórico conceitual da Automação Industrial e 
Redes para Automação Industrial. Redes para Automação Industrial. Universidade 
Federal do Rio Grande do Norte, p. 16, 2003. 
 
, 
 
 
63 
 
 
5 CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS 
Olá, estudante! 
Esse bloco apresentará os elementos de controle programável, uma função elementar 
na automação industrial. Inicialmente, serão apresentados os relés programáveis e seu 
uso, aplicação e funcionalidade nos processos produtivos. Você verá, também, sobre o 
CLP, conhecido como Controlador Lógico Programável, que possui funções similares 
aos relés programáveis, com algumas diferenças, que apresentaremos durante esse 
bloco. 
Para fechar, falaremos sobre a programação LADDER, desenvolvida para os CLPs, 
sendo a principal, a comunicação existente na indústria que realiza a conexão entre 
homem e máquina. 
Vamos lá?! 
 
5.1 Relé programável 
O Relé Programável é um dispositivo cuja função é monitorar e controlar estações de 
trabalho de forma digital, aliado a uma programação acessível. Este dispositivo 
microcontrolado é capaz de interpretar sinais de entrada, processá-los e responder de 
acordo com a programação, utilizando uma lógica de contatos Ladder, aproximando-se 
das características de um CLP. 
O Relé Programável se assemelha a um CLP, tendo como principais diferenças a 
facilidade de programação, seu baixo custo e sua aplicação voltada para pequenos 
processos. Eles podem ser usados para diversas aplicações como intertravamentos, 
contagem, temporização, entre outras utilizações, que podem facilmente substituir 
contatores auxiliares, temporizadores e contadores eletromecânicos convencionais, de 
modo a obter um melhor desempenho do processo em função de paradas por 
intervenção da manutenção. 
, 
 
 
64 
 
Como exemplo prático citamos o relé programável “Clic 02” da Weg, que possui um 
display frontal para realizar a respectiva programação, diferentemente do CLP, 
dispensando o uso de um computador para programação. Além de contar com uma 
comunicação em rede, atendendo às diversas necessidades de aplicação em processos 
de automação, por meio de suas funções Datalink, Modo Remoto e Modbus. 
Por não ser um CLP, o relé programável possui algumas limitações em relação ao seu 
uso, tais como a limitação de 200 linhas na programação LADDER ou 99 blocos lógicos 
de função. Pelo fato de trabalhar com LADDER, cada linha de programação suporta no 
máximo três contatos e apenas uma bobina, além de sua configuração suportar, no 
máximo, 44 pontos de entradas e saídas digitais. Veja na imagem abaixo o relé 
descrito: 
 
Fonte: Weg. Disponível em: <https://bit.ly/35KTN6C>. 
Figura 5.1 –Relé Programável Clic 02 Weg. 
 
Este relé programável possui um software exclusivo de programação, cujo objetivo é 
estruturar o programa a ser aplicado ao relé por meio do uso de um computador. Também 
permite a inserção do programa através da linguagem LADDER ou mesmo blocos lógicos de 
função, dessa forma, além da construção da programação, ele realiza, também, a simulação do 
programa criado sem a necessidade de interagir com o relé de forma direta. 
 
 
, 
 
 
65 
 
5.2 Controlador Lógico Programável 
Se tratando de automação, o Controlador Lógico Programável, conhecido como CLP, 
tem grande participação nessa área, sendo responsável pela automatização de 
máquinas e processos industriais. Através de uma estrutura composta por um 
processador ou CPU (Central Processing Unit), memória paraleitura e gravação 
(memória RAM), memória de leitura (ROM) e portas de comunicação (COMs), estes 
equipamentos eletrônicos digitais formados por hardware e software são compatíveis 
com uma variedade de aplicações industriais. 
Segundo Magalhães (2004), CLP é definido tecnicamente como suporte eletrônico 
digital utilizado para armazenar instruções de funções específicas, tais como lógica, 
sequencialização, contagem e aritméticas, sendo estas voltadas ao controle de 
máquinas e processamentos. 
Este equipamento surgiu na década de 70 como uma encomenda da General Motors 
para Dick Morley, que teria que construir um equipamento flexível como o 
computador, de fácil programação e manutenção, resistente ao ambiente industrial 
(poluição, vibração, temperatura), de preço competitivo com sistemas de controle a 
relé, surgindo então o CLP. 
Inicialmente, com a marca Modicon, atual da Schneider Electric, a proposta foi inovar a 
automação de comandos elétricos de modo a tornar flexível e rápida a mudança de 
linhas de montagem e sua adaptação à novos processos, assim, ganhando larga escala 
não apenas na indústria automotiva, o CLP atualmente é aplicado em todos os setores 
industriais, comerciais e residenciais, pois possui como vantagens: 
 Ocupar menor espaço nos painéis elétricos e de comando. 
 Consumir menos energia elétrica do que conjuntos eletromecânicos. 
 São reutilizáveis, podendo ser retirados de um circuito para serem utilizados 
em outro. 
 São programáveis, permitindo diversas reprogramações, tornando-o versátil. 
, 
 
 
66 
 
 Por ser construídos com eletrônica, há maior confiabilidade de ciclos de 
operação. 
 Por possuir componentes com base em circuitos eletrônicos, permitem maior 
flexibilidade. 
 Dada a condição de ser equipamentos eletrônicos que permitem 
programação, são mais rápidos para elaborar projetos do que construir com 
comandos elétricos. 
 Permitem interfacear redes de comunicação com dispositivos, atuadores, 
sensores, interfaces, IHM, computadores e outros CLP. 
Os CLPs possuem uma linguagem de programação em alto nível, facilitando a 
programação por parte do operador, pois geralmente existe um compilador que 
transcreve o programa montado pelo usuário em linguagem de máquina. Atuam, 
também, realizando uma simplificação nos quadros e painéis elétricos, sendo que toda 
a fiação do comando fica resumida a um conjunto de entradas e saídas, facilitando a 
manutenção e qualquer alteração que for necessária de ser realizada. Além de 
possibilitar a comunicação em rede, permitindo a troca de informações entre o chão 
de fábrica e os setores administrativos da empresa. Veja a imagem abaixo que 
apresenta um CLP utilizado hoje em dia: 
 
Fonte: Schneider. Disponível em: <https://bit.ly/3tjuEbm>. 
Figura 5.2 – CLP. 
, 
 
 
67 
 
Dentre suas diversas aplicações na indústria, eles podem atuar como temporizadores, 
contadores, relé de pulso, controle aritmético, manipulação de dados, comunicação 
em rede, entre outras aplicações. Este equipamento é formado por três partes 
principais, são elas: 
 Entradas do CLP: responsáveis por receber os sinais analógicos e digitais do 
sistema. Os sinais analógicos possibilitam a medição de sinais como tensão e 
corrente, enquanto os sinais digitais operam em variáveis binárias (0 ou 1; ligado 
ou desligado). Chaves fim de curso e botoeiras são exemplos dessas entradas. 
 Saídas do CLP: podendo ser analógicas ou digitais operando como receptores de 
ordem, ou seja, como uma interface que recebe a informação da CPU e envia para 
o processo a ser executado. 
 Dispositivo de programação: o cérebro do dispositivo, formado essencialmente 
pelo CPU, processador e memória. Tem a função de receber as informações das 
entradas, executar o programa indicando para as saídas da qual deve seguir. 
A programação do CLP era feita, originalmente, na linguagem "LADDER", o que 
facilitou o processo de aceitação da tecnologia por se tratar de uma linguagem de 
programação gráfica muito semelhante aos diagramas elétricos que os engenheiros 
elétricos conseguem lidar. 
Nos dias atuais, a programação de CLP segue a norma IEC61131-3 que rege os padrões 
para programação de CLP’s. As linguagens especificadas na norma e que são usadas 
hoje em dia, além da LADDER que é a mais usada, são: FBD (Function Block Diagram), 
ST (Structured Text) e SFC (Sequential Function Chart). 
 
5.3 Programação LADDER 
Quando o assunto é linguagem de programação desenvolvida para os CLPs 
a linguagem LADDER foi a pioneira. Por sua criação ter ocorrido para suprir a 
necessidade de substituição do controle de sistemas com relés lógicos, a linguagem 
, 
 
 
68 
 
LADDER foi desenvolvida pensando na semelhança que teria que possuir em relação 
aos diagramas utilizados para documentar a lógica por relês. 
A linguagem recebe este nome devido à disposição dos contatos e bobinas que, de 
modo geral, se formam na vertical, fazendo menção a uma escada (ladder em inglês). 
Por este motivo, cada lógica de controle recebe o nome de rung (degrau), formada por 
linhas e colunas. 
O conhecimento do método de programação em linguagem Ladder, incluindo os 
blocos funcionais, é de grande importância para os profissionais da área de 
automação, uma vez que os diagramas Ladder são fáceis de usar e de implementar, 
constituindo uma linguagem de programação de CLPs muito eficiente para a solução 
de problemas. 
Desta maneira, a linguagem LADDER é baseada em interruptores simples se 
conectando em linhas com bobinas de forma que componham circuitos lógicos. Cada 
interruptor (entrada) é responsável por receber uma identificação (tag) assim como as 
suas bobinas (saídas). É possível também fazer o uso de memórias internas, 
temporizadores, comparadores e blocos lógicos. 
É possível dividir esta linguagem em três etapas. São elas: 
 Entradas: Conhecidas também como contato e podem ser divididas em: 
- NA (Normalmente Aberto) ou NO (normally open) representado por 
- NF (Normalmente Fechado) ou NC (normally closed) representado por 
 Saídas: Conhecidas também como bobinas, relés contatores, PWM, DC, 
entre outros. Tratamos a saída como ativa quando a variável booleana 
associada é verdadeira, no entanto, se isto não acontecer ele estará inativo. 
Podemos dividir as bobinas em: 
, 
 
 
69 
 
- Bobina NA (normalmente aberta), estará energizada quando a variável 
booleana associada for verdadeira. 
- Bobina NF (normalmente fechada), estará inativa quando a variável 
booleana associada for falsa. 
 Blocos funcionais: possibilitam operações mais complexas do que ler ou 
escrever variáveis. Exemplos de blocos funcionais são os contadores, 
temporizadores, bobinas de set/reset, entre outros. Usando Diagramas de 
Bloco, é possível criar blocos personalizados definidos pelo usuário (funções 
de encapsulamento) para facilitar a organização. Alguns IDEs (Ambiente de 
Desenvolvimento Integrado) fornecem outras opções de bloco funcional, 
como comparadores (“maior que”, “menor que” e “igual a”), operadores 
matemáticos (adição, subtração, multiplicação e divisão) e portas lógicas. 
Podendo ainda optar pela obtenção de uma biblioteca com blocos prontos 
para uso. 
O princípio da programação de qualquer sistema se baseia em lógica de programação, 
ou seja, desenvolver a lógica com que um processo irá operar, sendo assim, é 
fundamental o estudo de funções básicas como as obtidas pela álgebra booleana e 
conhecendo a simbologia de contato para comandos elétricos e para linguagem 
LADDER, se torna possível desenvolver estes blocos lógicos, utilizados em comandos 
elétricos e em eletrônica digital, também para os CLP. 
, 
 
 
70 
 
É importante ressaltar que analogamente, os contatos representam os estados digitais 
de um sistema, ou seja, contato fechado para estado um e contato aberto para estado 
zero. Com isto, na linguagem LADDER obtém-se as funções lógicas básicas