Leitura Fundamental Sistemas de controle

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SISTEMAS DE
CONTROLE
2
Rosana Yasue Narazaki
Londrina 
Editora e Distribuidora Educacional S.A. 
2019
Sistemas de Controle
1ª edição
3
2019
Editora e Distribuidora Educacional S.A.
Avenida Paris, 675 – Parque Residencial João Piza
CEP: 86041-100 — Londrina — PR
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Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
__________________________________________________________________________________________ 
 Narazaki, Rosana Yasue
N218s Sistemas de controle/ Rosana Yasue Narazaki, – 
 Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A. 2019.
 140 p.
 
 ISBN 978-85-522-1500-4
 
 1. Controladores programáveis. 2. Controle de processo. 
I. Narazaki, Rosana Yasue. II. Título. 
 
CDD 620
____________________________________________________________________________________________
Thamiris Mantovani CRB: 8/9491
© 2019 por Editora e Distribuidora Educacional S.A.
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reproduzida ou transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, 
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sistema de armazenamento e transmissão de informação, sem prévia autorização, 
por escrito, da Editora e Distribuidora Educacional S.A.
SUMÁRIO
Apresentação da disciplina __________________________________________________04
Automação da medição _____________________________________________________07
Análise de sistemas e processos industriais ________________________________27
Controladores Lógicos Programáveis _______________________________________48
Sistemas Digitais de Controle Distribuído ___________________________________71
Sistemas de controle híbridos ___________________________________________ 90
Controle de caldeiras, reatores e tanques ___________________________________110
Fundamentos de programação em CLPs ____________________________________131
SISTEMAS DE CONTROLE
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Apresentação da disciplina
A automação na indústria vem ocorrendo desde longa data. Com o 
passar dos anos, as tecnologias vêm se aprimorando, principalmente 
com a conexão dos sistemas de controle em grandes redes de 
comunicação. A troca de dados de produção por meio das redes de 
gerenciamento abriu as portas para tornar as indústrias mais integradas, 
podendo ser monitoradas e sofrer interferência do operador, esteja 
ele onde estiver. Executar todo um controle por meio de computação 
em nuvem é uma realidade. Além disso, dispomos de ferramentas 
capazes de predizer ocorrências e permitir a tomada de ações de 
modo antecipativo em curso. Essas são algumas das premissas para a 
implementação da Indústria 4.0!
Você que está se preparando para essa realidade, encontrará nesta 
disciplina os conceitos de automação da medição. Será apresentado às 
principais partes e aos tipos de um sistema automatizado. Você será 
apresentado aos fundamentos dos processos industriais e às estratégias 
de controle mais complexas.
Após discorrer sobre os conceitos de automação, você compreenderá o 
que é um Controlador Lógico Programável (CLP) e entenderá o seu ciclo 
de programação e endereçamento de entradas e saídas.
Além do CLP e já em nível mais avançado de tecnologia está o Sistema 
Digital de Controle Distribuído (SDCD). A Leitura Fundamental levará 
você a entender em quais processos industriais a aplicação do SDCD 
poderá trazer benefícios expressivos.
Dada a vastidão de soluções no ambiente industrial, a evolução das 
tecnologias e dos equipamentos propiciou diferentes configurações de 
automação. Dessa forma, a autora trouxe para a Leitura Fundamental a 
abordagem dos sistemas híbridos.
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Por fim, são apresentadas algumas aplicações de controle, como em 
caldeiras, reatores e tanques, fundamentados em programação de 
Controladores Lógico Programáveis. 
Não deixe de resolver os exercícios ao final de cada tema e consultar 
as leituras complementares, pois elas são fundamentais para o 
seu futuro profissional. Também procure resolver os problemas 
propostos no Teoria na Prática antes de assistir aos vídeos, para 
que você possa comparar os resultados a que chegou com aqueles 
apresentados na aula.
Bons estudos!
Automação da medição
Autor: Rosana Yasue Narazaki
Objetivos
• Estabelecer um conceito inicial de automação;
• Apresentar as principais partes de um sistema 
automatizado.
• Apresentar os principais arranjos para automação.
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1. Introdução
A aquisição de informações sobre estados (ligado/desligado, aberto/
fechado, etc.) e valores de determinado sistema é uma parte essencial 
para um processo ativo. Ainda que se faça isso de maneira natural, ou 
seja, sem o uso de ferramentas (sensores/detectores/instrumentos), 
é uma atividade constante e, mesmo que seja realizada em ciclos, 
repete-se infinitamente durante o tempo em que o processo está ativo. 
Exemplo: ao atravessar uma rua, é natural avaliarmos os riscos de 
atropelamento até atingir uma posição segura do outro lado da rua. 
Assim, podemos dizer que a aquisição de informações é o ponto de 
partida para uma tomada de decisão.
Processos ativos complexos demandam informações de suas condições 
de contorno para que se possa extrair, no menor tempo possível, o 
máximo de resultados. Para efeito de simplificação, denominaremos 
essa aquisição de informações como medição.
Em tempos passados, a medição só estava disponível no local onde o 
evento ocorria. Para que ela fosse compartilhada ou chegasse ao local 
de tomada de decisão, era necessária a intervenção humana fazendo 
o transporte via relatórios ou outros. A fragilidade dessa metodologia 
é facilmente perceptível por meio de falhas e atrasos intrínsecos a 
esse transporte. Com o desenvolvimento técnico, a medição passou 
a ser levada até os locais de tomada de decisão. Porém, havia uma 
grande dependência da interpretação das medições para a tomada da 
decisão, pois a medição dependia da leitura e percepção humana. Nessa 
altura, havia os erros de paralaxe, erros provocados por iluminação 
deficiente, etc.
Um expressivo avanço ocorreu quando a medição foi automatizada. Diz-
se que um sistema está automatizado quando uma ou mais tarefas são 
realizadas em função dos sinais de várias naturezas, sem intervenção 
humana (PRUDENTE, 2015). As primeiras máquinas automatizadas 
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surgiram na década de 1960. Eram máquinas automatizadas com um 
mínimo de intervenção humana construídas para um tipo de produto. 
Havia, porém, uma desvantagem: se o produto mudava, a adequação 
da máquina era impossível ou muito custosa. Era uma automação 
rígida. Com a evolução tecnológica, as máquinas automáticas passaram 
a utilizar várias tecnologias integradas: eletrônicas, hidráulicas, 
pneumáticas, computacionais. Essa integração de várias tecnologias é 
chamada de automação flexível. Essa configuração permitiu a produção 
com tempo reduzido, com muitas vantagens: economia de energia e de 
material; rápida alteração na produção; redução de duração e custo de 
produção; melhor ambiente de trabalho.
Neste tema, por uma questão de simplificação e ampliação de 
abrangência, estaremosnos referindo a máquinas, equipamentos e 
sistemas simplesmente como “sistemas”, dado que é o termo com 
significado mais abrangente dentre os anteriores.
2. Organização de sistemas automatizados
Uma simplificação para os sistemas automatizados é possível se 
agruparmos os subsistemas em duas partes principais: o grupo de 
potência e o grupo de comando.
O grupo de potência é o que movimenta o sistema, analogamente 
aos músculos que movimentam o esqueleto. Um exemplo disso são os 
motores, os cilindros pneumáticos ou hidráulicos, entre outros.
Já grupo de comando é a parte inteligente que elabora o 
processamento necessário para a obtenção do respectivo produto. É 
composto por processadores e detectores (interruptores, chave de fim 
de curso, etc.).
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Como essa aglutinação de subsistemas não é visível tão facilmente em 
uma primeira abordagem, estender um pouco mais a discussão sobre 
partes da automação lhe proporcionará um melhor entendimento. 
Entenda, a seguir, como se compõe um sistema de automação.
2.1. Atuadores
Na automação, os atuadores recebem um sinal que pode ser elétrico, 
pneumático ou hidráulico, processam-no e, como resultado, efetivam uma 
ação sobre o sistema que, em geral, pode ser um movimento mecânico 
executado por atuadores do tipo elétrico, pneumático, mecânico ou 
hidráulico.
Do tipo elétrico, podemos listar os motores de indução ou assíncronos, 
motores de passo, motores lineares (usados na robótica), entre outros. Os 
motores assíncronos tornaram-se competitivos com relação aos motores 
de corrente contínua devido ao seu acionamento (frenagem, regulação de 
velocidade). A transmissão de potência, quando realizada por um redutor 
de velocidade acoplado ao motor, leva o nome de motorredutor.
Os atuadores ocupam vastas aplicações na automação para içar, 
mover, bloquear e posicionar vários elementos. Há também os cilindros 
pneumáticos ou hidráulicos. A diferença entre eles está na potência 
de acionamento (força de empurrar) e no tipo de fluido utilizado. Para 
potência reduzida e alta velocidade, utilizam-se cilindros a ar comprimido 
(pneumático); para altas potências e baixa velocidade, utilizam-se 
cilindros hidráulicos. Os atuadores se relacionam, portanto, à potência na 
conceituação de automação.
2.2. Detectores e sensores
Outra parte que compõe a automação são os dispositivos detectores. 
Eles são divididos em duas grandes categorias:
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Tipo digital: a saída é do tipo ligado/desligado. Esse detector verifica 
quando uma grandeza supera um determinado valor definido. 
Exemplo: uma fotocélula abre ou fecha um circuito com base na 
presença ou ausência de um sinal luminoso.
Tipo analógico: transforma uma grandeza física em um sinal contínuo 
proporcional ao valor da grandeza física. É mais conhecido como 
transdutor, uma vez que o sensor é mais utilizado para sinal ligado/
desligado. Exemplos: sensor de proximidade, potenciômetros, 
indicador de nível de líquido. Os detectores e sensores se relacionam, 
portanto, a comando na conceituação de automação.
2.3. Interação homem-máquina
Outra parte que compõe a automação é a interação homem-máquina. 
Ela pode ser dividida em dois grupos principais: (1) comando e 
sinalização e (2) terminal de gestão.
Fazem parte do grupo de comando e sinalização as chaves seletoras, 
as botoeiras, os indicadores luminosos, os displays. Do segundo 
grupo, fazem parte os componentes mais atuais tecnologicamente, 
tais como o painel operador (OP), também chamado de IHM (Interface 
Homem Máquina). Há diversidade de tamanhos e complexidade, 
mas, em geral, são dotados de uma tela e um conjunto de teclas para 
navegação. São robustas, com elevado grau de proteção. Há também 
os terminais de gestão com monitor, com programas supervisores 
específicos para controle de variáveis de processo. A Figura 1 ilustra o 
conceito de automação dentro de um sistema (ou máquina).
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Figura 1 – Ilustração de automação
Fonte: elaborado pela autora.
PARA SABER MAIS
Os equipamentos para instalações industriais, em geral, 
devem ter invólucros com características de proteção 
adequadas às condições operacionais a que estarão sujeitos. 
Exemplo: umidade, gotejamento, submersão, etc. Essa 
proteção é internacionalmente codificada e, em português do 
Brasil, é comumente referida como grau de proteção IP. As 
principais organizações que tratam de códigos de proteção 
são National Electrical Manufacturers Association (NEMA) e a 
International Electrotechnical Commission (IEC).
3. Lógica em sistemas de controle automatizados
A lógica nos sistemas de controle automatizados é o componente 
responsável por determinar as tarefas que serão executadas de 
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acordo com as informações recebidas do entorno da máquina ou do 
sistema. A lógica pode ser cabeada ou programada e o determinante 
a ser considerado antes da escolha entre as duas é a complexidade da 
máquina ou do sistema em que a automação será aplicada.
3.1. Lógica cabeada
Por associação, é possível dizer que a lógica cabeada é aquela executada 
por meio da ligação via fios e cabos dos elementos sensores/detectores 
ao grupo de comando e deste aos elementos componentes do grupo de 
potência. Esse tipo de lógica se baseia em uma técnica que não possui 
flexibilidade em caso de alteração de componentes nem e/ou função. Os 
sistemas de automação implementados com lógica cabeada atendem a 
aplicações específicas. A lógica cabeada, além de ser somente aplicável 
em sistemas de baixíssima complexidade, também é intrinsecamente 
complexa. Sua principal vantagem está no custo de implementação 
baixo. Um exemplo de sistema de controle automático com lógica 
cabeada simples de visualizar e entender é o aplicado a sinais de 
trânsito em cruzamentos com a opção de temporização para travessia 
de pedestres, visualizável na Figura 2.
Figura 2 – Exemplo de aplicação de lógica cabeada
Fonte: Slobo/iStock.com
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3.2. Lógica programada
A inserção das unidades de processamento digital nos sistemas 
de controle propiciou um grande e rápido avanço tecnológico 
para atividades do dia a dia por dois aspectos fundamentais: pela 
flexibilidade para implementação de alterações de funcionalidades 
e pela velocidade de reação para as diversas e inúmeras variações 
que os sensores/detectores são capazes de transmitir para o grupo 
de comando. Por outro lado, o desenvolvimento das unidades de 
processamento digital fez com que as mesmas incorporassem, 
além de funções lógicas complexas, a capacidade de tratamento 
matemático dos sinais recebidos, a ponto de simplificar a 
programação até o nível de resumir a programação e a concatenação 
de blocos de funções pré-definidas.
A partir da conceituação que obtivemos de lógica programada e 
a ambientação desse conceito dentro de instalações que exigem 
robustez, confiabilidade, acuracidade, entre outros, ou seja, 
fábricas e/ou indústrias, convergimos para uma especificidade a 
qual se denomina informática industrial. Com as devidas ressalvas, 
poderíamos dizer que a informática industrial consiste na aplicação 
da informática clássica (hardwares e softwares) devidamente 
elaborada para atender às exigências do ambiente industrial.
Neste ponto, você poderá inferir muitas características partindo dos 
conceitos de lógica cabeada e lógica programada. Verifique o Quadro 
1 que resume algumas dessas características comparativamente.
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Quadro 1 – Comparação entre lógica cabeada e lógica programada
Lógica cabeada Lógica programada
Montada com componentes 
discretos eletromecânicos, 
tais como:
• Relés;
• Contatores;
• Temporizadores;
• Sequenciadores;
• eletrônicos (montados em 
placas ou quadro elétrico);
• portas lógicas 
combinatórias;
• flip-flops.
Contempla dispositivos 
com capacidade de 
encadear as ações de 
diversos componentes de 
um programa, tais como:
• Controladores Lógicos 
Programáveis (CLP)
• Sistemas Digitais 
de ControleDistribuído (SDCD)
Fonte: baseado em Prudente (2015).
4. Tipos de sistemas de automação
4.1. Controlador Lógico Programável
O Controlador Lógico Programável (CLP) também é conhecido pela 
sigla PLC, que é o acrônimo das palavras em inglês programmable logic 
controller. Nos primórdios, teve seu desenvolvimento orientado para 
controle em manufatura, pois, nesse segmento, a população de sinais 
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(entradas e saídas) que necessitam ser processados é composta por 
sinais discretos ou digitais. Por sinais discretos, entende-se aqueles que 
se apresentam com estados bem definidos. Exemplo: ligado/desligado, 
aberto/fechado, aceso/apagado, etc. Como a população de sinais 
(quantidade de entradas/saída) varia muito de acordo com o sistema/
máquina, existem CLPs para tratar desde pequenas quantidades até 
quantidades muito grandes de sinais ou sob outra ótica, CLPs para 
com funções básicas e outro para funções avançadas. Você poderá 
visualizar alguns desses CLPs presentes na Figura 3, que contém CLPs de 
diferentes tipos.
Figura 3 – Controladores Lógicos Programáveis
Fonte: © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: https://
www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_
XX_06373&showdetail=true&view=Search> Acesso em: 7 abr. 2019.
Os arranjos para entradas e saídas no CLPs são locais e remotos. O 
arranjo local pode ter uma variante, isso é, o local com expansão, 
conforme o fabricante. A Figura 4 ilustra alguns 3 arranjos: local com 
expansão, local com remotas e remotas.
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_XX_06373&showdetai
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_XX_06373&showdetai
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_XX_06373&showdetai
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Figura 4 – Arranjos de Controladores Lógicos Programáveis
Fonte: elaborado pela autora.
O Controlador Lógico Programável (CLP) é um produto amadurecido 
e consolidado, bem como normalizado mundialmente. Apesar de ter 
sido concebido para tratamento de sinais discretos, acompanhou o 
desenvolvimento da tecnologia inicialmente embarcada e atingiu um 
nível de desenvolvimento tecnológico que o tornou capaz de controlar 
também variáveis não discretas ou analógicas. Exemplo: temperatura 
de um forno, nível de água em um tanque, vazão dentro de uma 
tubulação, etc.
Os CLPs mais sofisticados têm recursos tão avançados que a 
comercialização deles pelos seus fabricantes precisa ser controlada 
por entidades governamentais para garantir que esses componentes 
serão utilizados somente em processos de fabricação capazes de trazer 
benefícios para a humanidade e não para o malefício dela, como armas 
de destruição em massa com alto poder de fogo e precisão.
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4.2. Sistemas Digitais de Controle Distribuído
O Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD), que usualmente é 
também referido com os termos em inglês Digital Control System (DCS), 
tem como característica o arranjo em que todos os controladores são 
alocados próximos aos subsistemas em que cada controlador atua. 
Você poderá ver a ilustração desse arranjo na Figura 5. Nesta figura, é 
mostrada a arquitetura de um SDCD básico.
Figura 5 – Arranjo de Sistema Digital de Controle Distribuído
Fonte: baseado em Alves (2017).
Os SDCDs estão associados a processos de transformação que 
dependem de medição de uma grande quantidade de variáveis 
não discretas em sua grande maioria, controle em malha fechada e 
agrupadas deterministicamente pelo processo fabril.
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4.3. Automação baseada em microcomputadores
A automação baseada em computador, também conhecida pelos 
termos em inglês PC-based control and automation é uma alternativa à 
automação que utiliza componentes como os controladores (dos CLPs 
ou SDCDs).
Isso ocorre em função da possibilidade de o usuário poder 
usufruir de muito mais flexibilidade e performance do que com os 
componentes usuais. Ao longo dos anos, a tecnologia embarcada em 
microcomputadores para aplicação industrial evoluiu. Praticamente, é 
a mesma tecnologia que está disponível nos mais potentes e modernos 
microcomputadores usados em qualquer outro segmento, como bancos, 
centros de pesquisa e ciências aplicadas e outros.
Os arranjos de representação da estrutura de sistema de automação 
baseada em computador podem variar, mas você poderá visualizar na 
Figura 6 uma estrutura básica desse tipo de sistema.
Figura 6 – Arranjo de automação baseada em microcomputador
Fonte: baseado em Alves (2017)
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Uma consideração importante a ser feita é que a base instalada dentro 
do ambiente industrial, tanto como no comercial, ainda contempla 
uma gama diversificada de tecnologias das mais diversas gerações. 
Logo, há de se considerar que nem sempre será possível introduzir 
ou mesmo migrar para tecnologias que representem o estado da arte 
se não tivermos bem claro que a proposição que se deseja implantar 
representa um ganho significativo ou, ainda na mesma direção, uma 
redução importante de perdas. Por inferência, podemos dizer que não é 
possível implantar a automação pela automação, quando os processos 
que estão sendo considerados em um plano diretor de automação ou 
algo que o valha, estejam estabilizados e sem indicativos que permitam 
vislumbrar um cenário desafiador adiante, quer seja para sobrepujar a 
obsolescência tecnológica ou pelo aumento do volume de produção.
ASSIMILE
A gama de fabricantes de produtos e soluções de 
automação é muito grande. Devido à necessidade de obter 
a máxima performance em um sistema ou equipamento, 
da medição ao controle, até o gerenciamento do 
sistema, faz-se mandatório que todos os componentes 
sejam compatíveis entre si. Às vezes, mesmo que os 
componentes sejam de um mesmo fabricante, pode haver 
incompatibilidade se as versões de software não forem 
compatíveis.
Este tema tratou dos pontos principais para se iniciarem estudos de 
automação de sistemas. Pela exigência de resultados eficientes, controle 
de qualidade, tecnologias testadas, consolidadas e normalizadas, 
focalizamos nossa análise predominantemente no ambiente fabril. 
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Foram abordados aspectos da medição das variáveis e os fundamentos 
da automação. Os arranjos de automação que foram apresentadas 
resumem as práticas mais consagradas sem esgotá-las ou limitá-las, 
uma vez que o desenvolvimento tecnológico propicia evoluções e, em 
muitos casos, quebras de paradigmas.
TEORIA EM PRÁTICA
Reflita sobre a seguinte situação: você foi aprovado 
em um processo de seleção para uma posição 
de engenheiro de controle e automação em uma 
empresa que fabrica produtos de aço aplicados como 
ferramentas em máquinas de pequeno e médio porte 
para puncionamento, estampagem e outros. A empresa 
foi estabelecida na década de 1940 e desde então vem 
ampliando o seu parque fabril com a aquisição de 
máquinas. As máquinas foram adquiridas por meio de 
compras de máquinas novas ou usadas. O catálogo de 
produtos dessa empresa conta com mais de 10.000 
itens. Da produção, 20% é vendido para o Brasil e os 
outros 80% são exportados para o mundo. Com esse 
panorama, é possível inferir que o parque fabril é 
extremamente diversificado em tecnologias, fabricantes, 
níveis e modelos de automação. Nessa empresa, 60% das 
máquinas de produção não possuem automação, mais 
de 35% possui algum tipo de automação e menos de 5% 
possui automação da mais moderna. Uma vez que sua 
missão ao ter sido contratado pela empresa é elevar o 
grau de automação da fábrica como um todo, como você 
acredita que isso poderia ser realizado?
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VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. A Figura 7 abaixo mostra a arquitetura de automação 
de um sistema com marcações numeradas de 1 a 
4. Considerando os conceitos básicos de sistemas 
automatizados, é correto afirmar que:
Figura 7 – Representação gráfica de um sistema de 
controle automatizado
Fonte: adaptado de © Siemens AG 2019,todos os direitos reservados. Disponível em: 
<https://www.automation.siemens.com/bilddb/
index.aspx?gridview=view2&objkey=G_PCS7_
XX_00632&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 
7 abr. 2019
a. A indicação 1 sinaliza elementos do grupo dos 
detectores e sensores, enquanto a indicação 3 sinaliza 
elementos do grupo de potência.
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_PCS7_XX_00632&showdetai
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_PCS7_XX_00632&showdetai
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_PCS7_XX_00632&showdetai
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b. A indicação 2 sinaliza elementos do grupo dos 
detectores e sensores, enquanto a indicação 3 sinaliza 
elementos do grupo de potência.
c. A indicação 3 sinaliza elementos do grupo dos 
detectores e sensores, enquanto a indicação 4 sinaliza 
elementos do grupo de potência.
d. A indicação 1 sinaliza elementos do grupo dos 
detectores e sensores, enquanto a indicação 4 sinaliza 
elementos do grupo de potência.
e. A indicação 3 sinaliza elementos do grupo de potência, 
enquanto a indicação 4 sinaliza elementos do grupo 
de interação.
2. Analisando as lógicas de implementação em sistemas 
automatizados de controle, podemos afirmar que:
a. A lógica cabeada tem como uma das suas 
desvantagens o fato de ter um custo muito elevado 
mesmo nas aplicações de baixíssima complexidade.
b. A lógica programada deve ser aplicada em sistemas 
automatizados que não necessitam de diversas 
alterações de adequação do sistema às diferentes 
entregas da produção.
c. A complexidade da lógica cabeada é inversamente 
proporcional à complexidade do sistema, isso é, 
quanto mais complexo se torna o sistema, menos 
complexa se torna a lógica cabeada.
d. A lógica programada não acompanhou o 
desenvolvimento tecnológico dos processos e 
sistemas de produção.
e. A lógica programada deve ser aplicada em sistemas 
automatizados que necessitam de diversas alterações 
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de adequação do sistema às diferentes entregas 
da produção.
3. Os tipos de sistemas de automação apresentam 
características próprias que, por definição, podem 
determinar o sistema no qual eles serão utilizados. Dentre 
as associações abaixo, escolha a correta:
a. Sistema Digital de Controle Distribuído – Centro de 
usinagem para fabricação de ferramentas rotativas 
(brocas) de 1 a 100 mm.
b. Sistema Digital de Controle Distribuído – Controle 
automatizado de travessia de pedestre com deficiência 
visual em rua de mão única sem cruzamento.
c. Sistema Digital de Controle Distribuído – Controle 
automatizado de refinaria de petróleo.
d. Sistema Digital de Controle Distribuído – Controle 
automatizado de lavador de ônibus.
e. Sistema Digital de Controle Distribuído – Controle 
automatizado de máquina automática de envase 
de cerveja.
Referências bibliográficas
ALVES, J. L. L. Instrumentação, controle e automação de processos. 2. ed. Rio de 
Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda., 2017.
PRUDENTE, F. Automação industrial: PLC: teoria e aplicações. 2. ed. Rio de Janeiro: 
Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda, 2015.
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Gabarito
Questão 1 – Resposta E
Resolução: a indicação 1 sinaliza a motorização que representa 
a parte que entrega força ao sistema e, assim, por associação, é 
possível afirmar que esses componentes pertencem ao grupo de 
potência. A indicação 2 sinaliza a instrumentação do sistema, que 
representa a parte de sensoriamento e a detecção das condições 
de funcionamento do sistema. A indicação 3 representa a parte que 
faz a interação do homem com o sistema e a indicação 4 é a parte 
que faz o processamento das informações coletadas do sistema, 
encadeia a lógica de tomada de decisão automatizada e envia 
essas informações a outras partes do sistema, ou seja, compõem o 
grupo de comando do sistema, o que exclui a alternativa D, como 
afirmação verdadeira. Isto justifica a opção da letra E.
Questão 2 – Resposta E
Resolução: a lógica cabeada tem como uma das suas vantagens 
o fato de ter um custo muito baixo nas aplicações de baixíssima 
complexidade, o que exclui a alternativa A, como afirmação 
verdadeira. A lógica programada deve ser aplicada em sistemas 
automatizados que necessitam de diversas alterações de 
adequação do sistema às diferentes entregas da produção, 
o que exclui a alternativa B, como afirmação verdadeira. A 
complexidade da lógica cabeada é diretamente proporcional à 
complexidade do sistema, isso é, quanto mais complexo se torna 
o sistema, mais complexa se torna a lógica cabeada, o que exclui 
a alternativa C, como afirmação verdadeira. A lógica programada 
acompanhou o desenvolvimento tecnológico dos processos e 
sistemas de produção. A lógica programada deve ser aplicada em 
sistemas automatizados que necessitam de diversas alterações de 
adequação do sistema às diferentes entregas da produção, o que 
valida a alternativa E, como afirmação verdadeira.
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Questão 3 – Resposta C
Resolução: caracteristicamente, os sistemas digitais de controle 
distribuído estão associados a processos de transformação que 
dependem de medição de uma grande quantidade de variáveis não 
discretas, em sua grande maioria, controle em malha fechada e 
conjuntos de variáveis reunidas de acordo com as diversas fases do 
processo de transformação, excluindo a alternativa A. Os centros 
de usinagem são máquinas que cumprem tarefas específicas e sua 
lógica se baseia principalmente em variáveis discretas (cotas). O 
sinal de trânsito para travessia de pedestres em uma via de mão 
única sem cruzamento é uma aplicação de simples implementação, 
pois se restringe a uma pequena quantidade de variáveis discretas 
e uma implementação de pequena complexidade, excluindo 
a opção pela alternativa B. Uma refinaria de petróleo entrega 
diversos subprodutos antes de seu produto final. Cada um desses 
subprodutos corresponde a uma fase do processo de produção. 
A grande maioria das variáveis instrumentadas do processo é 
variável não discreta. Isso justifica a opção pela alternativa C. O 
lavador automatizado de ônibus representa uma aplicação de 
complexidade relativamente pequena e quantidade de variáveis 
discretas também relativamente pequena, mas apesar de requerer 
uma quantidade muito grande de ajustes na execução do processo, 
face as circunstâncias como as diferentes dimensões dos ônibus, 
é uma opção a ser excluída nas aplicações de sistemas digitais 
de controle distribuído. A máquina automatizada de envase de 
cervejas, do ponto de vista de automação, é uma aplicação em que 
predominam as variáveis discretas e o controle em malha aberta, 
excluindo a opção E como alternativa correta.
truck
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Análise de sistemas e processos 
industriais
Autor: Rosana Yasue Narazaki
Objetivos
• Apresentar componentes típicos em sistemas de 
automação.
• Apresentar fundamentos de processos industriais.
• Apresentar estratégias de controle complexas.
28
1. Introdução
Os sistemas de automação possuem diferenciação entre si, que é 
relacionada a aspectos de aplicação, velocidade de resposta, processo, 
arquitetura de planta, etc.
Embora esses aspectos direcionem para um ou outro sistema, existem 
características comuns a serem abordadas, que são inerentes a todos os 
sistemas, independente do fabricante ou da tecnologia empregada.
Assim, este tema abordará com mais profundidade a composição de um 
sistema de automação de maneira geral.
2. Componentes presentes em sistemas 
de automação
A Figura 1 aponta componentes presentes em sistemas de automação 
em geral. Neste tema, para simplificação, agrupamos os componentes 
em três subgrupos: os componentes essenciais, os componentes 
especializados e os componentes periféricos. Os componentes 
essenciais são os componentes que todo sistema necessita para operar, 
independente do grau de complexidade e quantidade de variáveis 
processadas. Os componentesespecializados são aplicáveis quando 
uma variável específica exige tratamento exclusivo em função de 
quantidade ou taxa de frequência de variação, por exemplo.
Os componentes periféricos são componentes importantes para 
habilitar o funcionamento de um sistema de automação, porém, uma 
vez que a automação esteja em modo de execução, o sistema não 
dependerá deles para a operação contínua.
29
Figura 1 – Ilustração de componentes de automação
Fonte: elaborado pela autora.
30
2.1. Essenciais
Os componentes essenciais e suas funções são apresentados a seguir:
• Fonte
O módulo fonte é responsável por suprir a energia necessária ao 
controlador e todos os demais componentes a nível. Por nível local, 
entende-se aqueles componentes que estejam montados num mesmo 
gabinete (armário, painel, coluna). Geralmente, a fonte é ligada a um 
único controlador, porém, isso dependerá da potência da fonte e o 
consumo dos componentes aos quais ela fornece energia. Um exemplo 
de fonte de alimentação é mostrado na Figura 2.
Figura 2 – Ilustração de fonte de alimentação
Fonte: © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: https://
www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_KT01_
XX_01892&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 13 abr. 2019.
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_KT01_XX_01892&showdetai
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_KT01_XX_01892&showdetai
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_KT01_XX_01892&showdetai
31
• Controlador
O controlador é módulo que armazena e processa a lógica de 
automação do sistema. Em alguns controladores, a memória de 
programa está presente nas placas internas do módulo eletrônico, e em 
outros, o programa é colocado em cartões de memória (SD cards ou 
assemelhados). Para todos os casos, é muito importante, do ponto de 
manutenção e segurança operacional, que haja pelo menos um backup 
da última atualização de programa do sistema. A Figura 3 apresenta 
alguns controladores, desde uma versão micro até uma versão de alta 
funcionalidade.
Figura 3 – Ilustração de controladores
Fonte: © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: https://
www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_
XX_06372&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 13 abr. 2019.
32
• Entradas e saídas
Os módulos de entrada são os módulos que recebem/coletam as 
informações do entorno do sistema. Por sua vez, os módulos de saída 
enviam para os atuadores os resultados da lógica que é programada 
no controlador. Os módulos de entrada e saída mais modernos são 
totalmente flexíveis, podendo cumprir a função de entrada como a 
função de saída no mesmo componente, diferentemente de quando 
foram introduzidos como componentes de automação, pois eram 
módulos especializados. A Figura 4 apresenta um módulo de entradas e 
saídas combinadas.
Figura 4 – Ilustração de módulos de entradas e saídas combinadas
Fonte: adaptado de © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_
XX_05327&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 13 abr. 2019.
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_XX_05327&showdetai
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_XX_05327&showdetai
33
2.2. Especializados
Os módulos especializados executam funções únicas. Via de regra, são 
aplicados onde é necessária mais performance e também servem para 
não comprometer os tempos de processamento e desempenho da 
unidade de processamento interno do controlador, de forma geral.
Na aparência, os módulos especializados nem sempre são identificados 
facilmente. A Figura 5 ilustra um módulo especializado.
Figura 5 – Ilustração de módulo especializado
Fonte: © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: https://
www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_
XX_06290&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 13 abr. 2019.
34
Os componentes especializados e suas funções são 
apresentados a seguir:
• Contadores: os módulos contadores são utilizados em processo 
de altíssima velocidade, onde o controle é feito por contagem 
de pulsos.
• Posicionadores: os módulos posicionadores estão associados 
a processos que exigem controle de posicionamento e até 
interpolação de eixos.
• Pesagem: os módulos de pesagem são módulos específicos para 
receber e tratar sinais de elementos sensores tipo células de 
carga (em inglês, strain gages).
• Temporizadores: os módulos temporizadores são semelhantes 
aos módulos contadores com a diferença de estarem 
referenciados no tempo.
• Remotas: as remotas são unidades aptas a agregar diversas 
funções, contudo, costumam ficar separadas do controlador 
com a capacidade de transmitir sinais e receber comandos via 
protocolos de rede.
• Interfaces: os módulos de interface servem para expandir os 
módulos de entrada e saída locais dos controladores até o limite 
da especificação técnica do componente.
• Medição: semelhantes aos módulos de contagem, os módulos 
de medição são utilizados para leitura de frequência ou rotações 
e processos de altíssima velocidade.
35
• Áreas classificadas: os módulos para área classificada são 
módulos construídos especialmente para utilização em 
ambientes perigosos.
Figura 6 – Ilustração de módulo para área classificada
Fonte: © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: https://
www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_
XX_03276&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 13 abr. 2019.
• Segurança: os módulos de segurança são módulos 
desenvolvidos para garantir a segurança de todos os envolvidos 
no processo (equipamentos e pessoas).
• Comunicação: os módulos de comunicação servem para 
habilitar o controlador a trocar dados de acordo com os 
diversos protocolos de comunicação existentes no ambiente 
industrial.
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_XX_03276&showdetai
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_XX_03276&showdetai
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_XX_03276&showdetai
36
• Encoder absoluto: módulos utilizados exclusivamente para 
leitura de dados advindos de encoders absolutos.
• Outros: os módulos especializados não foram esgotados nesta 
abordagem. Dependendo da especialização do fabricante, 
é possível que exista ainda uma diversidade de módulos 
disponíveis no mercado.
2.3. Periféricos
Com o preceito de que sistemas automatizados podem funcionar 
perfeitamente sem a intervenção humana, podemos supor que bastaria 
encerrá-los em um invólucro e nada mais seria necessário para uma 
produção eficiente e livre de percalços. Contudo, abrir totalmente 
mão da intervenção cria corolários que podem não ser desejados. Por 
essa razão, alguns equipamentos periféricos se fazem presentes com 
frequência, mesmo não sendo exigidos em uma alta taxa de utilização.
Figura 7 – Ilustração de componentes periféricos
Fonte: © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: https://
www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST80_
XX_02789&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 13 abr. 2019.
 https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST80_XX_02789&showdeta
 https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST80_XX_02789&showdeta
 https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST80_XX_02789&showdeta
37
PARA SABER MAIS
Em instalações industriais, existem normas de 
segurança para a regulamentação de operação e uso 
de equipamentos eletroeletrônicos. A aplicação dessas 
normas identificará áreas classificadas baseada ematmosferas explosivas. Define-se área classificada como 
um ambiente no qual se identifica potencial de explosão 
que exija contramedidas para proteção patrimonial 
e humana (vapores, névoas e substâncias químicas 
explosivas). Para esse tipo de área, uma das medidas é 
a utilização de invólucro diferenciado para a contenção 
de qualquer faísca interna do equipamento capaz de 
provocar acidentes.
3. A indústria e seus processos
Basicamente, é possível dividir os processos em dois tipos: contínuos e 
discretos. Nos processos contínuos, as transformações são controladas 
seguindo métricas baseadas no tempo de maneira contínua. 
Diferentemente, os processos discretos seguem métricas de medidas de 
intervalos determinados de tempo.
38
Quadro 1 – Comparação geral de processos contínuos e 
processos discretos
Processos contínuos Processos discretos
Toneladas
Fluidos
Exemplos: petrolíferas, químicas, papel 
e celulose, alimentícia, cimenteira, 
tratamento de água
Intensivas em capital
Pouca mão de obra
Controle baseado em: temperatura, 
pressão, vazão e nível (usualmente)
Unidades
Partes e peças
Exemplos: automobilística, 
fábricas/manufaturas em geral 
Intensivas em mão de obra
Controle baseado em: ligado/
desligado, alto/baixo, dentro/
fora, etc.
Fonte: elaborado pelo autor.
3.1 Dinâmica dos processos
Existe toda uma fundamentação teórica para o estudo da dinâmica 
dos processos. Essa fundamentação visa estabelecer modelos 
matemáticos para determinar as reações dos processos a partir de 
alimentação ou carga hipotética.
Assim, é possível determinar reações em primeira ordem e 
segunda ordem com o uso de algoritmos matemáticos, a exemplo 
das equações diferenciais e transformadas de Laplace. A teoria 
de controle pode ser iniciada com a distinção entre controle em 
39
circuito aberto ou malha aberta e controle em circuito fechado ou 
malha fechada.
O controle em malha aberta é um conceito de controle mais simples, 
com diversos exemplos no nosso dia a dia. Considere um deles, como 
o controle de máquina automática de café: você aperta um botão e 
a máquina cumpre um programa fixo até disponibilizar o café para 
você beber.
Iniciando com a noção de controle em malha fechada, partimos com 
o modo controlador mais simples: on/off. O controlador on/off é não 
linear, ou seja, opera somente em dois patamares que comumente 
faz o sistema oscilar. Outros modos controladores mais complexos 
possuem mais linearidade. Com utilização de uma informação de 
medição do processo, o controlador fará a comparação em relação a 
um valor de referência (set point) e atuará na regulação do processo. 
Veja a Figura 8 e a Figura 9 com dois tipos de controle de malha 
fechada: o controle a realimentação e o controle antecipativo, 
respectivamente.
A associação ou a combinação destes propicia sistemáticas de 
controle avançado, resultando em estratégias complexas. Dentre 
estas podemos citar o controle em cascata e o controle por 
realimentação de estados.
Com o intuito de propiciar uma visão mais prática da parte teórica, 
abordaremos a seguir o controle PID (proporcional, integral e 
derivativo), pois é o tipo de utilização mais difundido no ambiente 
industrial.
40
Figura 8 – Controle a realimentação
Fonte: ALVES, 2017.
Figura 9 – Controle antecipativo
Fonte: ALVES, 2017.
 
3.2. Controle PID
O controle PID foi desenvolvido empiricamente e, após aplicado na 
indústria, teve sua fundamentação teórica baseada na equação a seguir:
41
onde:
u = variável de controle
e = erro de controle 
Assim, a variável de controle é então a soma de um termo proporcional 
ao erro (P), um termo proporcional à integral do erro (I) e um termo 
proporcional à derivada do erro (D). Os parâmetros do controlador são o 
ganho proporcional K, o tempo integral Ti e o tempo derivativo Td.
Visualizando somente como uma aplicação, conforme a Figura 10, é 
relevante considerar que, dos primórdios, quando os controladores 
de processo eram essencialmente mecânicos, depois pneumáticos, 
até os eletrônicos analógicos e por último os digitais, antes que os 
controles PID fossem incorporados aos controladores lógicos como uma 
ferramenta do software de programação, eles ainda tiveram as versões 
para controle de um único circuito (malha), comumente chamados 
como, nos termos em inglês, single-loop, e para controle de vários 
circuitos (malhas) ou como, no inglês, multi-loop.
Figura 10 – Ilustração de controle PID
Fonte: elaborado pelo autor.
42
4. Controles complexos
A despeito da simplificação feita para tratar do controle PID, a dinâmica 
dos processos de fabricação (contínuos ou discretos) pode ensejar, 
em grande ou pequena escala, variantes do controle PID ou mesmo 
conjugações de estruturas de controle para atender às necessidades 
de uma determinada transformação. Por essa razão, vamos apresentar 
algumas delas a seguir.
4.1 Cascata
O controle em cascata se faz presente para o caso de haver vários sinais 
sequencialmente dependentes para controle de somente uma variável.
4.2 Realimentação
O controle por realimentação é uma variante do controle em cascata, 
pois, nesse tipo de controle, existem ações de realimentação ao longo da 
sequência de fases da estrutura de controle. Esse tipo de controle é feito 
por componentes dedicados diferentes de um controlador PID.
4.3 Relação
Este tipo de controle é utilizado para garantir que o ponto de ajuste (set 
point) siga uma determinada relação entre variáveis de processos, ou 
seja, uma ação de controle que segue uma determinação indireta.
4.4 Antecipatório 
Este tipo de controle, para cumprir sua função, exige que sejam 
utilizados pelo menos dois modelos de ganho do processo, pois exige 
ações rápidas e sensibilidade reduzida a ruídos.
43
ASSIMILE
Processos industriais podem ser contínuos, discretos ou 
combinados. Dependendo da verticalização ou do nível 
de integração da planta, é possível que todos eles estejam 
presentes. Diante dessa situação, é necessário que o 
indivíduo responsável pelo gerenciamento geral da planta 
esteja sensível ou seja sensibilizado da necessidade de 
escolher soluções de automação capazes de cobrir, se não 
todas, boa parte das demandas dos processos industriais, 
sob o risco de, não fazendo isso, tornar a administração de 
produção uma tarefa cheia de dificuldades.
Este tema tratou dos componentes de um sistema de automação de 
maneira geral, apresentando algumas variantes aos tipos mais comuns. 
É importante destacar que, às vezes por razões tecnológicas, às vezes 
por questões de marketing ou mesmo de uma determinada cultura, 
nomenclaturas, critérios e até mesmo lógicas podem ser tratadas 
diferentes, mesmo sendo aplicadas às mesmas situações. Além disso, 
destacamos também que a abordagem dada a processos industriais não 
objetivou esgotar o assunto, e sim ampliar o horizonte daqueles que já 
estejam inseridos em processos produtivos e capacitar outros a, uma 
vez inseridos, serem capazes de ter um entendimento básico para poder 
tomar decisões sobre sistemas de automação com propriedade.
TEORIA EM PRÁTICA
Um empresário adquiriu um equipamento automático 
desenvolvido para servir como estação móvel de tratamento 
estético externo de veículos de passeio (lavador e secador 
de veículos de passeio). Como esse equipamento foi 
44
construído para ser utilizado na década de 1970, seu projeto 
utiliza totalmente tecnologia mecânica. O empresário busca 
a atualização do equipamento utilizando um sistema de 
automação. Com que componentes o equipamento deveria 
ser atualizado, considerando a atual oferta de componentes 
de automação disponíveis para compra?
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. A Figura 11 reúne imagens de componentes de 
sistemas de automação. Considerando a classificação 
em essenciais, especializados e periféricos é correto 
afirmar que:
Figura 11 – Componentes de automação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: adaptado de © Siemens AG 2019, 
todos os direitos reservados. Disponível em: 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_KT01_
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_KT01_XX_01551&showdetail=true&view=Search
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_KT01_XX_01551&showdetail=true&view=Search
45
XX_01551&showdetail=true&view=Search, 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/
index.aspx?gridview=view2&objkey=G_IK10_
XX_92820&showdetail=true&view=Search e 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/
index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST80 
XX_01683&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 13 
abr. 2019.
a. Os três componentes são componentes periféricos.
b. Os três componentes são essenciais.
c. Os três componentes são especializados.
d. Dois componentes são periféricos e um componente é 
especializado.
e. Um componente é periférico, um componente é 
essencial e um componente é especializado.
2. A Figura 12 apresenta uma imagem de um módulo 
de segurança típico de componentes de sistemas de 
automação. Considerando a descrição de componente 
de segurança apresentado na Leitura Fundamental, é 
possível dizer que:
Figura 12 – Módulo de segurança
Fonte: adaptado de © Siemens AG 2019, 
todos os direitos reservados. Disponível em: 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_KT01_XX_01551&showdetail=true&view=Search
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_IK10_XX_92820&showdetail=true&view=Search
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_IK10_XX_92820&showdetail=true&view=Search
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_IK10_XX_92820&showdetail=true&view=Search
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https://www.automation.siemens.com/bilddb/
index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_
XX_07322&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 13 
abr. 2019.
a. Os módulos de segurança são módulos desenvolvidos 
para garantir a segurança de equipamentos e pessoas.
b. Os módulos de segurança não servem para garantir a 
segurança das pessoas envolvidas no processo.
c. Os módulos de segurança são módulos desenvolvidos 
para garantir a segurança somente dos equipamentos.
d. Os módulos de segurança são módulos desenvolvidos 
para vigilância patrimonial eletrônica.
e. Os módulos de segurança substituem serviços de 
portaria em instalações com alto grau de automação 
de processos.
3. Sobre os processos de fabricação, determinar, entre as 
associações abaixo, a correta:
a. Processo contínuo – Fábrica de pregos com 
espessuras variando de 4 a 10 mm e comprimento de 
30 mm a 100 mm
b. Processo contínuo – Máquina embaladora de sorvetes 
de 27 sabores diferentes.
c. Processo contínuo – Alto-forno siderúrgico.
d. Processo discreto – Refinaria de petróleo.
e. Processo discreto – Estação de tratamento de água
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Referências bibliográficas
ALVES, J. L. L. Instrumentação, controle e automação de processos. 2. ed. Rio de 
Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda., 2017.
PRUDENTE, F. Automação industrial: PLC: teoria e aplicações. 2. ed. Rio de Janeiro: 
Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda, 2015.
Gabarito
Questão 1 – Resposta E
Resolução: a Figura 11 apresenta um componente essencial, um 
componente especializado e um componente periférico, tornando as 
opções A, B, C e D incorretas.
Questão 2 – Resposta A
Resolução: os módulos de segurança são módulos desenvolvidos para 
garantir a segurança de todos os envolvidos no processo (equipamentos 
e pessoas). Ainda que os fabricantes estabeleçam diferenças de 
abordagens, as opções B, C, D e E contradizem esse preceito.
Questão 3 – Resposta C
Resolução: nas opções A e B, a associação está incorreta, pois, para 
ambos os exemplos, os processos são discretos. A alternativa C é a 
correta, o processo é contínuo. Nas opções D e E, a associação está 
incorreta porque os processos são contínuos.
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Controladores Lógicos 
Programáveis
Autor: Rosana Yasue Narazaki
Objetivos
• Compreender a arquitetura do Controlador Lógico 
Programável. 
• Entender o ciclo de programação.
• Compreender o endereçamento das entradas.
• Compreender os tipos de linguagem de 
programação.
49
1. História da automação
Automação pode ser definido como um sistema que cumpre tarefas 
por meio de decisão em função dos sinais de várias naturezas, vindas 
do processo ou das máquinas (PRUDENTE, 2015).
Até os anos 1960, a lógica de controle era feita por meio de painéis 
elétricos. Os relés eram interligados por fiação, efetuando a lógica 
de controle. Você pode imaginar o quanto era custoso e trabalhoso 
desenvolver um sistema de automação dessa forma. O resultado 
eram salas enormes de controle, sendo sua manutenção algo um 
tanto quanto complexa. A lógica era rígida, ou seja, os painéis eram 
concebidos para uma certa aplicação. Quando havia necessidade 
de uma mudança, como, por exemplo, modernização da linha de 
produção, a mudança ou era custosa ou impossível de se fazer.
Contudo, em 1960, foi concebido o primeiro Controlador Lógico 
Programável (CLP). Foi uma solução da Bedford Associates para a 
General Motors (CAPELLI, 2013). Esse equipamento era utilizado para 
controlar processos eletromecânicos em indústrias ou no comando 
de máquinas.
A entrada do CLP propiciou uma economia de espaço físico e menor 
prevenção corretiva e preventiva. O CLP foi evoluindo com o tempo 
devido aos apelos das partes interessadas que necessitavam de 
facilidade de operação, tanto pelos programadores como pelo 
pessoal da produção, além da adequação do equipamento aos 
ambientes hostis da fábrica (alta temperatura, umidades, poeira, etc.).
Nos anos 1970, o CLP era munido de CPU e, em 1973, foi lançado o 
primeiro CLP com comunicação, sendo possível fazer uma rede de 
CLPs. Dessa forma, foi possível controlar as máquinas a distância. 
50
Porém, havia incompatibilidade de protocolos entre os fabricantes, o 
que foi resolvido nos anos 1990 com a IEC 61131-3 (CAPELLI, 2013).
As principais características do uso de CLP são as seguintes:
• linguagem de programação amigável e de alto nível;
• simplificação dos painéis elétricos, pois toda a fiação se resume 
ao conjunto de entradas e saídas do CLP;
• alteração da aplicação fica mais rápida e menos onerosa;
• confiabilidade operacional: alteração é por meio de software e 
não mais por uma alteração de fiação;
• funções avançadas: os controladores possuem funções 
matemáticas, lógicas, temporizadores, contador, etc.
• comunicação em rede, permitindo troca de dados entre 
controladores, computadores e elementos de campo
O CLP possui cinco tipos de linguagem de programação normatizadas 
pela Comissão Eletrotécnica Internacional (em inglês: International 
Electrotechnical Commission, IEC). Análogo ao diagrama elétrico de 
lógica de relés existe o Ladder. A Figura 1 apresenta a analogia da 
lógica de relés com a lógica de CLP em linguagem Ladder. Assim, 
é possível afirmar que a lógica do CLP em linguagem Ladder é a 
representação da lógica do diagrama elétrico da lógica de relés, 
porém de forma horizontal.
51
Figura 1 – Analogia do diagrama elétrico com a lógica do CLP
Fonte: CAPELLI, 2013, p. 23.
PARA SABER MAIS
A lógica do CLP é também conhecida como linguagem 
Ladder, ou seja, uma linguagem de contato. Tal qual o 
sistema elétrico, há contatos do tipo normalmente abertos 
(fecham quando acionados) e contatos do tipo fechados 
(abrem quando são acionados).
2. A arquitetura do CLP
O CLP constitui-se de Unidade Central de Processamento (em inglês, 
Central Processing Unit, CPU) e módulos de entrada e saídas, que podem 
ser analógicas e/ou digitais. Esse conjunto é interconectado e alimentado 
por uma fonte de alimentação. A CPU é a inteligência do equipamento, 
chamado também de componente de comando. É nesse componente 
que reside a lógica do processo ou da máquina. Os módulos de entrada 
recebem os sinais elétricos dossensores e atuadores. Esses sinais são 
52
tratados pela CPU, que aplica a lógica, e as saídas atuam em motores, 
solenoides, cilindros, etc. Estes também são conhecidos como bloco 
de potência. A Figura 2 apresenta um CLP modular com fonte de 
alimentação, CPU e módulos de entrada e saída.
Figura 2 – Composição de um CLP
Fonte: adaptado de © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_SY02_
XX_00463&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 14 abr. 2019.
O CLP pode ter estrutura modular, como visto na Figura 2, ou pode ser 
compacto, ou seja, um único produto com CPU, fonte de alimentação e 
entradas e saídas limitadas, como pode ser visto na Figura 3:
Figura 3 – CLP compacto
Fonte: adaptado de © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_SY02_
XX_01297&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 14 abr. 2019.
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_SY02_XX_00463&showdetai
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_SY02_XX_00463&showdetai
53
ASSIMILE
Existem dois tipos de sinais que o CLP pode receber 
de entrada ou atuar a saída: sinais digitais e sinais 
analógicos.
Os sinais digitais possuem dois estados: aberto/fechado, 
que equivale a atuar ou não atuar um dispositivo de 
saída, por exemplo. Já os analógicos podem apresentar 
variações dentro de uma escala, que normalmente vai de 
0 a 24 Vcc (tensão contínua) ou -24 Vcc a +24 Vcc.
A interação do homem com o processo automatizado é feita pela 
interface homem-máquina (IHM). A IHM pode ser de dois tipos: por 
comando convencional ou por terminal de gestão/programação. 
O primeiro tipo, comando convencional, o homem interage com a 
máquina usando chaves seletoras, chaves digitais, botoeiras fixadas 
em console, indicadores luminosos e displays. O segundo tipo, 
terminal de gestão/programação, é resultante do avanço tecnológico. 
Podem ser classificados em painel operador (OP) e terminal 
de operação.
Os OPs são também chamados de IHM. São dispositivos de 
complexidade e tamanhos diversos. São dotados de tela de cristal 
líquido e conjuntos de tecla para navegação. Possuem programas 
proprietários, ou seja, o OP só pode ser programado com o software 
desenvolvido para o OP. Possui alto grau de proteção, pois, em geral, 
fica instalado no chão de fábrica.
Os terminais de gestão são computadores próprios para trabalho 
em ambiente industrial. São dotados de software de programação 
do CLP e de softwares supervisores específicos para a quantidade de 
54
variáveis que fazem parte do processo. Com o avanço da tecnologia, 
computadores de uso não industrial estão sendo utilizados como 
terminais de gestão e IHM, em salas de controle com ambiente 
controlado. A Figura 4 apresenta alguns dos diversos tipos de IHM e 
também o terminal de gestão.
Figura 4 – IHM e terminal de gestão
Fonte: adaptado de © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_SY02_
XX_00111&showdetail=true&view=Search; https://www.automation.siemens.com/bilddb/
index.aspx?gridview=view2&objkey=G_SY02_XX_00106&showdetail=true&view=Search; 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_SY02_
XX_00072&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 14 abr. 2019.
Os softwares de supervisão, como o próprio nome diz, supervisiona 
o processo/máquina que está automatizado. São criadas telas com 
sinóticos que representam o campo e suas variáveis. O sistema 
supervisor armazena um conjunto de dados que, tratados ou analisados, 
podem otimizar a produção e sugerir intervenções de melhoria. Esses 
programas supervisores também são chamados Scada (Supervision, 
Control and Data Aquisition – Supervisão, Controle e Aquisição de 
Dados, em português). Veja na Figura 5 uma tela do sistema supervisório 
que faz o controle de uma caldeira.
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_SY02_XX_00106&showdetail=true&view=Search
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_SY02_XX_00106&showdetail=true&view=Search
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Figura 5 – Tela de um sistema Scada
Fonte: adaptado de © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=S_ST80_
XX_00277&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 14 abr. 2019.
Você já deve ter percebido que, em um sistema, para ser operado e 
supervisionado na sala de controle, é preciso ter uma comunicação entre 
todos os componentes do sistema controlado. Para essa finalidade, os CLPs 
possuem placas dedicadas, ou seja, placas com função específica. Entre 
elas, têm-se a placa de comunicação.
As redes de chão de fábrica são denominadas de rede local LAN (Local 
Area Network – rede local, em português). Essas redes são para aplicação 
industrial e fazem a comunicação de um determinado número de 
equipamentos independentes, em uma área limitada, como uma empresa 
ou indústria (PRUDENTE, 2015).
A rede tipo LAN conecta vários atuadores e sensores ao CLP. Algumas 
redes mais conhecidas no mercado são Profibus-DP, DeviceNet, Interbus, 
CanOpen. Uma rede composta somente de atuadores e sensores se 
comunica por meio da rede ASI (Actuator Sensor Interface – Interface do 
Sensor Atuador).
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=S_ST80_XX_00277&showdetail=true&view=Search
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=S_ST80_XX_00277&showdetail=true&view=Search
56
Os cabos de rede podem ser coaxial, cabo telefônicos tipo UTP (Unshielded 
Twisted Pair – par de cabos não aterrados, em português) ou até mesmo 
por fibra ótica.
A CPU do CLP contém memória fixa e RAM (memória variável). 
Já a memória RAM contém o aplicativo do usuário e atualiza os dados 
internos e as imagens de entradas e saídas (E/S). A memória possui dois 
estados: (a) RUN (CLP em operação), (b) PROG (parado, carregamento do 
programa aplicativo). A memória RAM também é utilizada pelo programa 
de usuário para guardar dados em uma tabela de valores manipuláveis. 
Além disso, há um espaço para guardar a tabela imagem (reprodução do 
estado) das entradas e saídas. Observe na Figura 6 o diagrama de blocos 
básico da CPU.
Figura 6 – Diagrama de blocos da CPU do CLP
Fonte: elaborado pela autora.
57
3. Ciclo de scan do CLP
O ciclo de scan (modo execução do programa do usuário) é realizado 
em três etapas: (1) atualização das entradas, (2) processamento das 
instruções de programa e (3) atualização das saídas, conforme Figura 7.
Figura 7 – Ciclo de processamento
Fonte: elaborado pela autora.
No primeiro ciclo de programa, as variáveis de entradas são zeradas, a 
partir do qual o processamento se desenvolve, atualizando a imagem 
das saídas.
As E/S são lidas e escritas de modo sincronizado com a varredura 
da CPU. Quando há gavetas de E/S remotas, elas são lidas de forma 
assíncrona. Esse ciclo está representado na Figura 8.
58
Figura 8 – Transferência de dados de E/S
Fonte: MORAES; CASTRUCCI, 2010, p. 31.
Vamos entender como são construídas as imagens de E/S. Veja na Figura 
8 que, nas entradas, quando um circuito externo é fechado, um diodo 
emissor de luz sensibiliza a base do componente, fazendo circular uma 
corrente. A CPU entende que aquela entrada que estava na condição 
0 (sem corrente e, portanto, o circuito está aberto), passa à condição 1 
(entender que o circuito se fechou). A condição 0 ou 1 é uma composição 
binária e é dessa forma que a CPU entende que uma entrada foi ou 
não acionada.
Figura 9 – Módulo de entrada a optoisolador
Fonte: MORAES; CASTRUCCI, 2010, p. 28.
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Da mesma forma, há circuito das saídas. Como se pode notar, na Figura 
10, a CPU envia um sinal 1 (fechar circuito)para a saída a transistor. O 
transistor é energizado e deixa conduzir corrente para a saída 5, fazendo 
com que o atuador seja energizado.
Figura 10 – Módulo de saída a transistor
Fonte: MORAES; CASTRUCCI, 2010, p. 28.
O circuito das entradas varia de acordo com a tensão de entrada dos 
componentes de campo, assim como as saídas. Demonstramos, neste 
texto, alguns exemplos de circuito de entradas e saídas.
Uma vez que você entendeu como as entradas e saídas são acionadas 
pela CPU, podemos construir as imagens de E/S.
Figura 11 – Palavra imagem de E/S
Fonte: adaptado de © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_ST70_
XX_01847&showdetail=true&view=Search. Acesso em: 17 mai. 2019.
60
4. Endereçamento das E/S
O endereçamento tanto das entradas como das saídas são semelhantes. 
Na Figura 12, temos como exemplo a entrada I:12/04 e O:02/06. A 
primeira letra indica se é uma entrada (I-input que significa “entrada” em 
inglês) e (O-output que significa “saída” em inglês). Após a designação 
do tipo de variável, temos dois números separados por uma barra (/). O 
número anterior à barra é a localização física do módulo no CLP. Assim 
a imagem da entrada está no módulo 12 e a imagem da saída está 
no módulo 02. Por fim, o número após a barra (/) indica a posição do 
endereço do bit na imagem da palavra de entrada ou saída. Citamos o 
bit porque a imagem de E/S do CLP corresponde a uma palavra inteira 
de 16 bits. Tenha em mente que, neste exemplo, haverá uma execução 
de comando conforme a linha 15 do programa.
Figura 12 – Endereços de E/S
Fonte: elaborado pela autora.
61
Perceba que endereços, por exemplo, I:02/08 e O:02/08 são endereços 
totalmente diferentes dos endereços anteriores, ou seja, são imagens 
diferentes.
5. Terminal de programação
O terminal de programação é o meio pelo qual o usuário e o 
CLP se comunicam. Ele é utilizado para implementar o software 
aplicativo, podendo ser um computador ou um dispositivo portátil. 
A Figura 13 ilustra a comunicação da CPU com o terminal de 
programação. É importante frisar que isso se dá por meio de um canal 
específico para essa finalidade utilizando-se de cabos especiais até 
comunicação sem fio.
Figura 13 – Exemplo de conexão do terminal de programação
Fonte: adaptado de © Siemens AG 2019, todos os direitos reservados. Disponível em: 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=G_SY02_
XX_02210&showdetail=true&view=Search; https://www.automation.siemens.com/bilddb/
index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_XX_08389&showdetail=true&view=Search; 
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_IK10_
XX_02167&showdetail=true&view=Search e https://www.automation.siemens.com/bilddb/
index.aspx?gridview=view2&objkey=P_ST70_XX_05220&showdetail=true&view=Search. 
Acesso em: 16 mai. 2019.
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_IK10_XX_02167&showdetail=true&view=Search
https://www.automation.siemens.com/bilddb/index.aspx?gridview=view2&objkey=P_IK10_XX_02167&showdetail=true&view=Search
62
6. Linguagens de programação
Até os anos 1990, não havia uma padronização na linguagem de 
programação. Os programas aplicativos eram desenvolvidos em 
linguagem Basic, Forthram, C e outras. Cada fabricante desenvolvia o 
programa aplicativo na linguagem mais conveniente para ele. Para os 
usuários, era uma grande barreira para utilização dos equipamentos. 
Havia um custo alto em treinar os colaboradores em todas as linguagens 
de programação de todos os fabricantes existentes no chão de fábrica, 
além de desperdícios de tempo, não havia como fazer uma integração 
de sistema.
O órgão internacional International Electrotechnical Comission (IEC) 
começou a padronizar as linguagens de programação dos CLPs. 
Isso incluía também a padronização do hardware, instalação, testes, 
documentação, comunicação e programação (CAPELLI, 2013).
A norma publicada foi a IEC 61.131, que trouxe as seguintes vantagens:
• flexibilidade para o operador, pois a programação foi concebida 
em três modos gráficos e dois textos estruturados. O operador 
pode escolher o modo de programação que mais tenha afinidade;
• o programa pode ser estruturado em elementos funcionais;
• reduz erro de digitação;
• surge o Sequential Function Chart (SFC – Gráfico de Funções 
Sequenciais, em português), permitindo programação 
passo a passo.
As cinco linguagens-padrão são: texto estruturado, Ladder, lista de 
instrução, diagrama de blocos e SFC (também conhecido como Grafecet).
63
O texto estruturado é uma linguagem de alto nível que lembra a 
linguagem Pascal. O Ladder é uma linguagem baseada em lógica de 
contato, como mostra a Figura 14, onde o contato X1 aciona a saída 
Y11. Da mesma forma, a saída Y0 só é acionada pelo contato X1 ou pela 
combinação dos contato X0 e R901C.
Figura 14 – Exemplo de linguagem Ladder
Fonte: CAPELLI, 2013, p. 30.
A representação da linguagem Ladder da Figura 14 em lista de instrução 
está representada na Figura 15.
Figura 15 – Lista de instruções
Fonte: CAPELLI, 2013, p. 30.
64
O SFC (Grafcet) mistura lista de instruções, diagrama Ladder e bloco de 
funções, como se pode verificar na Figura 16.
Figura 16 – Exemplo de programação em SFC (Grafcet)
Fonte: CAPELLI, 2013, p. 31.
7. Estrutura de programa
O programa de usuário consiste de diversas partes que se denominam 
blocos. Os blocos estão subdivididos em:
• OB: blocos de organização que organiza a sequência do sistema 
de automação. Pode incluir outros blocos, tais como bloco de 
programa (PB), blocos de funções (FB) e blocos de dados (DB).
• PB: bloco de programação que, em geral, é o bloco onde está o 
programa do usuário.
65
• FB: bloco de função. Possui os controles mais sofisticados, tais 
como controle de temperatura e vazão. São blocos prontos para 
serem incorporados no programa de usuário.
• DM: bloco de dado. Armazena dados tais como tempo, contagem, 
sinais de referência, etc. O conteúdo desses blocos é alterado 
durante o programa.
• SB: bloco de sequenciamento. Contém programas com 
representações gráficas.
A Figura 17 apresenta como esses blocos estão interligados.
Figura 17 – Estrutura de programação
Fonte: NATALE, 2008, p. 27.
66
A Figura 17 representa um ciclo de operação da CPU. O bloco OB, 
organizador do programa, inicia a leitura do bloco de programa PB3. 
Quando o programa pede o bloco de função FB20, esse bloco vai para 
o bloco FB20 propriamente dito, executa e retorna para o programa o 
valor calculado pela função. Temos também a representação do bloco 
FB10 que, na sua execução, vai coletar ou escrever dados no bloco 
de dados DB.
Como o programa é cíclico, a CPU sabe exatamente quanto tempo 
levará cada ciclo. Caso o tempo seja ultrapassado, a CPU acusa falha e 
interrompe o programa. Nesse caso, o operador pode determinar se, 
em caso de falha, os sinais de entrada e saída são mantidos ou existe 
a possibilidade de levar todas as entradas e saída para um estado de 
segurança. O estado de segurança é determinado pelo operador, na 
programação do CLP.
Você compreendeu, nesta disciplina, a história do surgimento do CLP. 
Também aprendeu como é a arquitetura do CLP. Estudou também a 
forma como o programa do CLP é estruturado. Essas são as competências 
necessárias para você, aluno, trabalhar com um sistema de automação.
TEORIA EM PRÁTICA
Sua empresa necessita de um controle automático 
para uma máquina. Essa máquina funciona da seguinte 
forma: uma peça entra na máquina acionando a chave 
limite LS1. Cinco segundos depois, o motor da máquina é 
automaticamente ligado. Quando a peça é finalizada, esta 
toca uma segunda chave limite LS2 que para o motor. Além 
disso, deve haver um botão de emergência. Como você faria 
a automação dessa máquina em termos de arquitetura do 
CLP e programa aplicativo?
67
VERIFICAÇÃO DE LEITURA
1. Considerando conceitosgerais de CLP, desde históricos 
até de programação, incluindo componentes periféricos, 
analise as afirmações a seguir:
( ) O CLP foi concebido com linguagem de alto nível 
desde os seus primórdios.
( ) O terminal de gestão pode ser um terminal de 
programação
( ) Os CLPs são dispositivos de alta complexidade, 
portanto, são custosos e próprios para projetos de alta 
complexidade.
( ) Todo o OP é uma IHM, mas nem sempre uma 
IHM é uma OP.
Considerando (V) como verdadeiro e (F) como falso, 
assinale a opção que apresenta a sequência correta:
a. F – V – F – F.
b. F – F – F – V.
c. V – V – F – V.
d. V – F – V – F.
e. F – F – F – F.
2. Com a elaboração da IEC 61.131, houve uma 
padronização da linguagem de programação. Assinale a 
única alternativa verdadeira:
a. A linguagem de programação foi concebida em dois 
modos gráficos e três textos estruturados.
b. Padronizaram-se as linguagens de programação Basic 
e Forthram.
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Destacar
68
c. Padronizou-se que os CLPs deveriam ter proteção 
para uso industrial.
d. Surgem padrões para as linguagens em lista de 
instrução e Ladder.
e. Habilitou os CLP a se comunicarem.
3. Um fabricante de máquinas de extração de suco de 
laranja decidiu lançar no mercado uma máquina 
automatizada com CLP e pediu um orçamento de seu 
fornecedor de material elétrico. Entre as opções abaixo, 
assinale a opção que contém os componentes mínimos 
necessários para compor uma arquitetura de CLP:
a. CPU, plataforma Android, dispositivo de comunicação, 
memória microchip.
b. Fonte de alimentação, tela, teclado e tampa protetora.
c. Memória, IHM, fonte de alimentação, 
microprocessador.
d. Linguagem de programação, CPU, fonte de 
alimentação, terminal de programação.
e. Fonte, CPU, memória, módulos de entrada e saída, 
módulos de comunicação.
Referências bibliográficas
CAPELLI, A. Automação industrial: controle do movimento e processos contínuos. 
3. ed. São Paulo: Érica, 2013.
MORAES, C. C.; CASTRUCCI P. L. Engenharia de automação. 2. ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2010.
NATALE, F. Automação industrial – Série brasileira de tecnologia. 10. ed. São Paulo: 
Érica, 2008.
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69
PRUDENTE, F. Automação industrial PLC: teoria e aplicações: curso básico. Rio de 
Janeiro: LTC, 2015.
Gabarito
Questão 1 – Resposta A
Resolução: a primeira afirmação é falsa (F), pois o CLP foi 
inicialmente concebido com “linguagem de máquinas”, isso é, uma 
linguagem codificada em estados ligado/desligado ou graficamente 
“0” e “1”. A segunda afirmação é verdadeira (V) porque o terminal 
de gestão pode ter embarcado o software para programação do 
CLP, servindo também como terminal de programação. A terceira 
afirmação é falsa (F), pois existem CLPs que atendem às mais 
diversas aplicações, de projetos simples a complexos, de custo 
muito baixo a custo muito alto, a exemplo dos CLPs compactos para 
tarefas simples. A quarta afirmação é falsa (F) porque, em alguns 
casos, o dispositivo utilizado para a função de interface homem-
máquina (IHM) permite somente visualização, sendo o componente 
de operação um elemento à parte da visualização, como exemplo, 
uma botoeira de acionamentos externos. Assim, como a sequência 
correta é F – V – F – F, a opção correta é a letra A.
Questão 2 – Resposta D
Resolução: a opção A é falsa, pois padronizaram-se três 
linguagens de programação em modo gráfico e duas linguagens de 
programação em modo texto estruturado. A opção B é falsa porque 
as linguagens Basic e Forthram não são abordadas na IEC 61.131. 
A opção C é falsa porque a abordagem de proteção industrial não 
é feita na IEC 61.131. A opção D é correta porque, antes da norma, 
cada fabricante utilizava codificação e estrutura de linguagem 
próprias, criando restrições para o desenvolvimento técnico 
industrial como um todo. A opção E é falsa porque a IEC 61.131 não 
trata de comunicação de CLPs.
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Questão 3 – Resposta E
Resolução: A alternativa A não é correta, pois o CLP não está na 
plataforma Android e possui memória fixa e RAM. A alternativa 
B é falsa porque o CLP não possui tela, telado ou tampa protetora. 
A alternativa C é falsa, pois, embora se possa utilizar uma IHM, ela 
não faz parte do CLP. A alternativa D é falsa, pois a linguagem de 
programação e o terminal de programação não fazem parte do CLP.
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Destacar
Sistemas Digitais de Controle 
Distribuído
Autor: Rosana Yasue Narazaki
Objetivos
• Conceituar o Sistema Digital de Controle Distribuído.
• Apresentar estrutura básica de um Sistema Digital 
de Controle Distribuído.
• Apontar processos industriais em que a aplicação 
de Sistemas Digitais de Controle distribuído tenha a 
possibilidade de resultar em benefícios expressivos.
72
1. Introdução
Os princípios que serviram para o desenvolvimento da automação 
de processos na década de 1960 para os processos de produção 
discretos (manufatura) também foram aplicados aos processos de 
fabricação contínua, pareando o controlador lógico programável (CLP) 
– utilizado nas manufaturas e dando vez a uma solução orientada 
para processos contínuos que foi denominada de Sistema Digital de 
Controle Distribuído (SDCD). Toda essa evolução seguiu os passos do 
desenvolvimento da eletrônica, aliada ao desenvolvimento das redes 
industriais.
O registro do primeiro SDCD (Sistema Digital de Controle Distribuído) 
comercializado data de 1975 (FILIPPO FILHO, 2014). Em sua 
composição clássica, o sistema se caracteriza por possuir, dentro 
de uma única sala de controle, duas unidades computadorizadas 
independentes, sendo uma unidade para operação e controle e 
outra unidade para a supervisão. Outra nomenclatura usual para 
esses sistemas é o acrônimo DCS, que vem do inglês descentralized 
control system.
2. Conceito de Sistema Digital de Controle 
Distribuído (SDCD)
Uma estrutura capaz de conceituar um Sistema Digital de Controle 
Distribuído (SDCD) pode ser visualizada na Figura 1.
73
Figura 1 – Ilustração de estrutura de SDCD
Fonte: adaptado de Filippo Filho (2014).
Nos SDCD, os controladores ficam alocados próximos aos processos 
industriais, ou por função ou por localização. Dentro da estrutura do 
SDCD, as unidades terminais remotas (em inglês, remote terminal unit, 
RTU) são vistas como dispositivos de entrada e saída e constituem 
parte da rede de comunicação que integra o sistema. Em muitos casos, 
possuem, inclusive, interfaces homem-máquina. É importante ressaltar 
que, dada a criticidade da operação/processo, a rede de comunicação 
entre os dispositivos costuma ser redundante.
Assim, o SDCD é um sistema de controle de processos industriais pelo 
qual dispositivos de campo enviam e recebem sinais, via unidades 
de processamento, para uma sala de controle em tempo real. Ainda 
como outro aspecto relevante, os SDCD podem ser constituídos com 
supervisão intermediária de sistemas tipo Scada, do inglês Supervisory 
Control and Data Acquisition, ou não, quando os dispositivos de campo 
são conectados diretamente à unidade central.
UCS = UNIDADE CENTRAL DO SISTEMA
SUP = SUPERVISÃO
UTR = UNIDADE TERMINAL REMOTA (CLP, inversor, instrumentos e outros dispositivos microprocessados)
74
PARA SABER MAIS
Um dos grandes avanços na comunicação entre os 
controladores e os dispositivos de campo é a comunicação 
por Fieldbus ou barramento de campo. Este surgiu como 
uma evolução do tradicional sinal analógico de 4-20 
mA para uma rede de comunicação digital. O Fieldbus 
representa uma família de protocolos que surgiram a partir 
deste. Suas vantagens são: comunicação bidirecional – o 
dispositivo de campo (transdutores, atuadores e sensores) 
pode tanto enviar como receber sinais, trazendo maior 
inteligência aos dispositivos em campo; barramento 
multidrop – todos os dispositivos são interligados no 
mesmo cabo de sinal, economizando em infraestrutura e 
facilitando suas implantações em campo.
2.1. A pirâmide do SDCD
Uma visão hierárquica de automação com SDCD auxilia no melhor 
entendimento do sistema.