1 Introdução a Automação e CLP

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Introdução à Engenharia 
de Automação
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Roteiro
A automação em nossas vidas
A automação no meio produtivo
Características e Conceitos da Automação
Aspectos da automação
Arquitetura da Automação Industrial
Razões para Automação Industrial
Variedades de Automação
Conclusão
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A automação em nossas vidas
Objetivo: Facilitar nossas 
vidas
Automação no dia-a-dia
 Em casa: 
Lavando roupa
Esquentando leite
Abrindo o portão
Lavando louça
 Na rua:
Sacando dinheiro
Dirigindo pelas ruas
Fazendo compras
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A automação em nossas vidas
Automação Predial e Residencial
Home & Building Automation
Tecnolologia que estuda a automação de prédio
Automação Predial (“building automation”)
Automaçao Residencial (“home automation”)
Home Automation
Domótica (do francês “domotique”) – “casa 
automática”
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A automação em nossas vidas
Aplicação da Domótica (automação 
residencial – casa ou condomínio)
Ligação, desligamento e regulação de luminosidade;
Inserção e desinserção de tomadas para força motriz;
Ligação, desligamento e regulação de instalação de 
aquecimento ou condicionamento de ar;
Ligação, desligamento de TV ou wi-fi;
Comando de veneziana, porta, portão elétrico;
Controle de parâmetros ambientais e atmosféricos, por 
exemplo: umidade, vento, chuva, sol;
Comando e controle de cada tipo de eletrodoméstico;
Comando e controle de sistema de alarmem antifurto e 
controle de acesso.
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A automação em nossas vidas
Aplicação da Domótica (automação 
residencial – casa ou condomínio)
Detecção de incêndio, vazamento de gás e perda de 
água;
Videocâmera de vigilância (CFTV);
Entretenimento, home theater, internet;
Tele socorros outros auxílios para idosos e deficientes 
físicos.
Com a Domótica ocorre uma mudança 
radical no funcionamento da instalação: a 
informação fornecida por qualquer sensor é 
gerenciada através de uma rede interna à 
habitação ou prédio. 
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A automação em nossas vidas
 No trabalho:
Registrando o ponto
Programando um robô
Recebendo matéria-prima
Estocando produto 
acabado
Fazendo controle de 
qualidade
Controlando temperatura 
de um tanque de água
Controlando a 
temperatura do escritório
Acionando o sistema de 
combate à incêndio
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A automação em nossas vidas
 No lazer:
Comprando um refrigerante
Caminhando numa esteira
Assistindo um filme
Jogando um videogame
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A automação no meio produtivo
Objetivos:Facilitar os processos produtivos
Componentes básicos
 Sensoriamento
 Comparação e controle
 Atuação
Automação industrial = sistema otimizado
 Menor custo
 Maior quantidade
 Menor tempo
 Maior qualidade (precisão)
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A automação no meio produtivo
Qualidade = garantir uma 
produção com as mesmas 
características e alta 
produtividade
Automação no meio ambiente
 Cumprimento de novas normas
 Sistemas de controle de 
efluentes
 Sistemas de controle de gases
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A automação no meio produtivo
Automação nas indústrias
 Importância para sobrevivência das 
indústrias.
 Garante a competição no mercado 
globalizado
 Substitui o Homem
Tarefas repetitivas
Ambientes perigosos
Ambientes insalubres
Grande esforço físico
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A automação no meio produtivo
Transforma a estrutura da 
força de trabalho
 Qualitativamente
 Quantitativamente
 Exige treinamento
 Qualificação da força de 
trabalho
 Melhoria das condições de 
trabalho
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A automação no meio produtivo
Desafio: Inserir o homem no contexto da 
automatização sem traumatismo, sem 
desemprego, tendo somente um saldo 
positivo.
“O risco que se corre ao se introduzir 
novas tecnologias é menor do que aquele 
que se corre ao não introduzi-las”
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Características e Conceitos da 
Automação
Sistemas automatizados, algumas vezes, 
são extremamente complexos porém, se 
observarmos suas partes, veremos que 
seus subsistemas possuem 
características comuns e de simples 
entendimento. 
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Características e Conceitos da 
Automação
PERGUNTA :
O que é preciso para construir 
um prédio de 50 andares?
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Características e Conceitos da 
Automação
RESPOSTA:
Tijolo, concreto (areia, cimento, 
cal e pedras) e ferragem.
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Características e Conceitos da Automação
Controle de temperatura de um aquário
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Características e Conceitos da Automação
Objetivo: manter a água em torno de 25ºC
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Características e Conceitos da Automação
Prensa de alavanca
Botões de segurança
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Características e Conceitos da 
Automação
Cadeia de comando
Entrada 
de sinais
Processamento
de sinais
Conversão 
de sinais
Saída 
de sinais
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Características e Conceitos da 
Automação
Tipos de controle na automação
 Controle Dinâmico
Automação Industrial de Controle de 
processos (automação contínua)
 Controle Lógico
Automação Industrial de manufatura 
(automação discreta)
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Características e Conceitos da 
Automação
Controle dinâmico
 Utiliza medidas das saídas do sistema a 
fim de melhorar o seu desempenho 
operacional, através de realimentação.
Incalculável poder tecnológico
Aperfeiçoamento de processos
Velocidade
Precisão
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Características e Conceitos da 
Automação
Controle lógico
 Utiliza sinais sempre discretos em amplitude, 
geralmente binários e operações não 
lineares.
Circuitos (elétricos, hidráulicos, pneumáticos etc)
Variáveis binárias ( 0 ou 1)
Circuitos de Redes lógicas:
 combinatórias
 seqüenciais
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Características e Conceitos da 
Automação
Controle Lógico
 Redes lógicas combinatórias (sem memórias 
nem temporizações)
Projeto com álgebra booleana
Descrever, analisar e simplificar com auxílio de 
Tabelas da verdade e Diagramas de relés
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Características e Conceitos da 
Automação
Controle Lógico
 Redes lógicas seqüenciais (memória, 
temporizadores e entrada de sinais)
Teoria dos autômatos
Redes de Petri
Cadeias de Markov
Simulação em computador
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Características e Conceitos da 
Automação
Etimologia: 
Da palavra Automation (1960)
 Participação do computador no controle automático 
industrial.
Definição:
“Qualquer sistema, apoiado em computadores, 
que substitui o trabalho humano, visando 
soluções rápidas e econômicas para atingir os 
objetivos da indústria, dos serviços ou bem 
estar”
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Características e Conceitos da 
Automação
Computadores especializados 
(Controladores Programáveis)
 Controle lógico
 Controle dinâmico
 Simples reprogramações
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Características e Conceitos da 
Automação
Computadores de Processo
 Coletar informações do processo para criar 
um modelo matemático
 Sintetizar leis de controle ótimo
 Simular desempenhos
 Implantar leis de controle
 Facilitar interfaces com supervisores
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Aspectos da automação
Implantação de sistemas interligados por 
redes de comunicação (Auxiliar a 
supervisão de problemas)
 Sistemas supervisórios
 Interfaces homem-máquina (IHM)
 Controladores programáveis
 Controle baseado em PC
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Aspectos da automação
Necessidades da indústria:
 Maior nível de qualidade
 Flexibilidade
 Menores custos
 Menores perdas de materiais
 Menor custo de capital
 Maior controle das informações do processo
 Melhor PCP
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Aspectos da automação
Principal componente:
 CLP’s (controladores lógicos programáveis) -
1968
Memória programável para instruções
Energização / desenergização
Temporização
Contagem
Sequenciamento
Operações matemáticas
Manipulação de dados
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Arquitetura da Automação 
Industrial
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Arquitetura da Automação 
Industrial
Nível 1: Chão de 
fábrica
 Máquinas, dispositivos, 
componentes
 Ex.: Linhas e máquinas
CLP’S, Comandos, máquinas
Motores, Inversores, I/O’s
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Arquitetura da Automação 
Industrial
Nível 2: Supervisão
 Informações dos nível 1
 IHM’s
 Ex.: Sala de supervisão
Supervisão e IHM
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Arquitetura da Automação 
Industrial
Nível 3: controle do 
processo produtivo
 Banco de dados
 Índices
 Relatórios
 CEP
 Ex.: Avaliação e CQ 
em processo 
alimentícioControle do Processo
Produtivo
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Arquitetura da Automação 
Industrial
Nível 4: Planejamento 
do processo
 Controle de estoques
 Logística
 Ex.: Controle de 
suprimentos e 
estoques em função 
da sazonalidade de 
uma indústria de 
tecidos
Planejamento 
Do Processo
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Arquitetura da Automação 
Industrial
Nível 5: 
Administração dos 
recursos financeiros, 
vendas e RH.
Gerênciamento 
Geral
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Arquitetura 
da 
Automação 
Industrial
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Razões para Automação Industrial
Repetibilidade e maior qualidade na produção
Realização de tarefas impossíveis ou agressivas 
ao homem
Rapidez de resposta ao atendimento da 
produção
Redução dos custos de produção
Restabelecimento mais rápido do sistema 
produtivo
Redução de área
Possibilidade de sistemas interligados
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Variedades da Automação
Segundo grau de complexidade e meios 
de realização física
 Automações especializadas (menor 
complexidade)
 Grandes sistemas de automação (maior 
complexidade)
 Automações Industriais de âmbito local ( 
média complexidade)
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Variedades da Automação
Automações especializadas (menor 
complexidade)
 Ex.: Interna aos aparelhos eletrônicos, 
telefones, eletrodomésticos, automóveis.
 Microprocessadores
 Programação em linguagem de máquina
 Memória ROM
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Variedades da Automação
Grandes sistemas de automação (maior 
complexidade)
 Ex.: Controladores de vôos nos aeroportos, 
controle metroviário, sistemas militares.
 Programação comercial e científica em 
software de tempo real
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Variedades da Automação
Automações Industriais e de serviços de 
âmbito local (média complexidade)
 Ex.: Transportadores, processos químicos, 
térmicos, gerenciadores de energia e de 
edifícios.
 CLP’s isolados ou em redes
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FIM...
1
AUTOMAÇÃO I
Introdução aos CLPs
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CLPs
 A automatização veio para aumentar a produtividade 
e diminuir o uso do esforço humano
 Surgiu os sistemas automáticos: sistema no qual o 
resultado é definido previamente e o sistema se 
encarrega de atingí-lo sem que haja interferência de 
um controlador externo.
 Os sistemas automatizados são constituídos de 
Controladores, sensores e atuadores.
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CLPs
 Os sistemas automáticos podem ser:
– Sistemas rígidos de automação
– Sistemas flexíveis de automação
Figura retirado do material didático do site http://www.eca.efei.br/eca21/
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CLPs
 Sistema rígido de automação:
– O controle é automático, mas não permite alteração do 
processo depois da definição do sistema e seus 
componentes
 Sistema flexível de automação:
– Permite fazer algumas alterações no sistema e em seus 
componentes, como incluir ou retirar entradas e saídas
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CLPs
 Exemplo de sistemas rígidos:
– Os primeiros sistemas de automação operavam por meio 
de componentes eletromecânicos, como relês e 
contatores.
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CLPs
 Exemplo de sistemas rígidos:
– As máquinas de tear eram acionados manualmente
– Depois foram automatizados, mas só produziam um tipo de 
tecido
– Um pouco de flexibilização com uso de cartão perfurados
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CLPs
 Com a chegada dos microprocessadores, e mais 
memórias para receber dados, conseguiu se 
desenvolver dispositivos automatizados cada vez 
mais flexíveis. 
 Podia-se modificar a lógica de funcionamento dos 
equipamentos. 
8
CLPs
 CLPs
– Os controladores Lógicos Programáveis são equipamentos 
eletrônicos de última geração, utilizados em sistemas de 
automação flexível.
– Permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica para 
acionamento das saídas em função das entradas. 
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CLPs
 Vantagens
– Ocupam menos espaços
– Requerem menor potência elétrica
– Podem ser reutilizados
– São programáveis, alterando os parâmetros de controle
– Tem maior confiabilidade
– Manutenção fácil
– Flexibilidade
– Interface com outros CLPs e computadores
– Permite maior rapidez na elaboração do projeto do sistema 
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CLPs
 O CLP surgiu da indústria automobilística 
americana, devido a grande dificuldade que havia 
para mudar a lógica de controle de painéis de 
comando ao se alterar a linha da montagem.
 Surgiu a idéia de montar um equipamento mais 
versátil, capaz de adaptar a maioria das 
necessidades em termos de circuitos de controle e 
uso de relês. 
 Essa idéia evolui até nossos dias.
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CLPs
 Painel de Controle x 
CLPs
12
CLPs
 O CLP é um microcomputador 
aplicado ao controle de um sistema 
ou processo.
 Suas entradas podem ser:
– Digitais (8 ou 16 bits)
– Analógicas
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CLPs
 As saídas também ser analógicas e digitais
– Saídas digitais estão no formato de 8 ou 16 bits
– As saídas analógicas são resultantes de valores 
convertidos de D/A
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CLPs
 Programação do CLP
– É em função dos sinais de entrada do CLP
– É baseada em lógica combinatória e em lógica sequencial.
– A linguagem é baseada em diagramas lógicos de 
acionamentos utilizados pelos eletrotécnicos ou profissionais 
da área de controle. 
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CLPs
 Principais símbolos:
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CLPs
 Para acionar uma Lâmpada:
17
CLPs
 Lógica 
Combinacional
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CLPs
 Lógica combinacional
19
CLPs
 Lógica sequencial
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CLPs
 Dimensionamento de um CLP
– Deve ser analisar a quantidade de entradas e saídas 
necessárias
– Capacidade de processamento
– Tipos de entradas e de saídas
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CLPs
 Componentes básicos:
– Processador
– Memória
– Sistema de entradas/saídas
– Fonte de alimentação
– Terminal de programação
M icro -
p ro cessa d o r
C en tra l
M em ó r ia
d e
P ro g ra m a
M em ó r ia
d e
D a d o s
Fo n te d e A lim en ta çã o In te r n a
Fo n te
E x te r n a
Fo n te
E x te r n a
Ter m in a l
d e
P ro g ra m a çã o
S u b sistem a
d e E n tra d a s
e S a íd a s
(E /S )
C PU
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CLPs
 Componentes básicos:
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CLPs
 Internamente:
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CLPs
 Podem ser Modulares ou não
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CLPs
 Aplicação típica:
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CLPs
 Características:
– Compacta:
 todos os componentes são colocados num único 
gabinete
 CP’s de pequeno porte
– Modular:
 cada componente ou um conjunto deles é colocado em 
um módulo
 módulos são agrupados em racks
 CP’s de médio e grande porte
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CLPs
 Arquiteturas semelhantes ao Computador de mesa
 Operação em ambiente industrial
 Programação e manutenção por técnicos não 
especializados
 Software residente:
– diagnósticos
– acesso ao sistema de E/S
– comunicações
– modo de operação dedicado: ciclo de varredura
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CLPs
 Exemplo de aplicação:
29
CLPs
 Exemplo de aplicação:
30
CLPs
 Exemplo de aplicação:
31
CLPs
 Exemplo de aplicação: