Controladores Lógicos Programáveis

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CONTROLADORES LÓGICOS 
PROGRAMÁVEIS 
AULA 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profª Carla Eduarda Orlando de Moraes de Lara 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Neste estudo, vamos abordar diversos assuntos relacionados a esses 
dispositivos tão versáteis e que podem ser aplicados em diferentes processos e 
indústrias. 
Vamos começar falando sobre o histórico desses dispositivos, suas 
definições e evolução (Tópico 1). Em seguida abordaremos suas aplicações e 
discutiremos suas vantagens (Tópico 2). No Tópico 3 analisaremos seu 
funcionamento e aprofundaremos o tema falando sobre métodos de 
processamento e modos de operação. No Tópico 4 vamos nos dedicar à 
compreensão dos elementos que formam a estrutura interna do controlador 
lógico programável, que chamamos de arquitetura. Finalizaremos (Tópico 5) 
verificando as possíveis classificações adotadas para esses dispositivos e 
analisando as implicações dessas classificações em sua especificação para as 
mais diversas aplicações. 
TEMA 1 – HISTÓRICO, DEFINIÇÃO E EVOLUÇÃO 
Começaremos nossos estudos sobre o controlador lógico programável 
(CLP) entendendo o contexto histórico em que ele foi desenvolvido, abordando 
suas definições e analisando seu processo de evolução. Esses assuntos são 
relevantes para compreendermos as razões que levaram à criação de um 
dispositivo com as características do CLP, que viria a se tornar um dos 
controladores mais utilizados na automação industrial. 
Para compreendermos a criação dos controladores lógicos programáveis 
precisamos antes analisar as categorias da automação industrial, pois por meio 
das particularidades de cada categoria podemos classificar os dispositivos. 
Quando falamos em classificação da automação existem diferentes 
possibilidades, porém aqui vamos adotar como critério de classificação o nível 
de flexibilidade dos sistemas. 
Segundo Camargo (2014), a automação industrial pode ser classificada 
em fixa, programável e flexível. Além do grau de flexibilidade dos sistemas, é 
comum analisarmos as categorias tendo em vista a variedade de produtos e a 
quantidade a ser produzida. Assim, na Figura 1 são apresentadas as relações 
entre esses elementos para as três categorias de automação industrial citadas. 
 
 
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Analisando a Figura 1 podemos observar que quanto mais flexível o tipo 
de automação, considerando que a flexibilidade cresce da automação fixa para 
a flexível, menor é a quantidade produzida e maior a variedade de produtos. 
Nesse cenário fica mais fácil compreender o processo de evolução dos sistemas 
automatizados. 
Os primeiros sistemas automatizados desenvolvidos eram sistemas 
empregando automação fixa, também chamada automação rígida ou cabeada. 
Esses sistemas empregavam componentes eletromecânicos, baseados em relés 
e contatores, para o desenvolvimento de lógicas de funcionamento e controle 
dos processos. Têm como vantagem os custos de implantação, que são 
atrativos. Entretanto, quando analisados sob a questão de flexibilidade, são 
praticamente inflexíveis quanto à reprogramação, pois para alterações em sua 
lógica de funcionamento é necessário reconexão física de elementos. É 
justamente nesse sentido que surge a necessidade da criação de tecnologias 
que permitam a reprogramação do sistema automatizado sem a necessidade de 
reconexão física. 
Devido às situações mencionadas anteriormente, surgiu a automação 
programável, da qual podemos citar como exemplo de controlador empregado o 
CLP, foco do nosso estudo. Por fim, temos a automação flexível, que mistura 
elementos das outras categorias, porém é o tipo mais ajustável a mudanças no 
processo. 
Figura 1 – Relação entre a quantidade produzida e a variedade de produtos 
conforme o tipo de automação 
 
Fonte: Elaborada por Lara, 2022 com base em Camargo, 2014. 
 
 
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Agora que compreendemos as categorias de automação, vamos abordar 
o cenário em que surgiu o CLP e discutir suas definições e evolução. 
1.1 Histórico e definições 
O CLP, também conhecido pela sigla de seu nome em inglês 
programmable logic controller (PLC), é um dispositivo físico, eletrônico, munido 
de memória interna, com capacidade para armazenar sequências de instruções 
lógicas e outros comandos, tendo como principal característica a possibilidade 
de reprogramação (Rosário, 2005). Conforme discutido por Rosário (2005), os 
primeiros modelos de CLP surgiram no ano de 1968 em virtude de uma 
necessidade de reprogramação dos processos industriais observada pela 
General Motors (GM), que foi responsável pela criação da primeira lista de 
especificações de um dispositivo que viria a se tornar o CLP. Antes de 
discutirmos essas especificações, precisamos entender como eram 
implementados os sistemas automatizados nessa época. 
Como discutimos anteriormente, os sistemas automatizados empregavam 
a automação fixa, principalmente utilizando painéis eletromecânicos a relés, 
portanto a reprogramação dos processos era trabalhosa, pois requeria 
reconexão física e parada da produção, gerando custos e diminuindo a 
produtividade. Como a indústria automobilística estava aquecida, a GM sentiu a 
necessidade de dispositivos que permitissem a reprogramação de uma forma 
facilitada, sem a necessidade de parada de produção, e que ocupassem espaços 
menores para otimização do espaço no chão de fábrica. Portanto, a empresa 
lançou uma lista de especificações para um controlador que viria a ser conhecido 
como CLP. Entre essas especificações estavam as seguintes (Moraes, 2015): 
• facilidade de programação (e reprogramação); 
• manutenção facilitada empregando o conceito plug-in; 
• alta confiabilidade; 
• dimensões reduzidas quando comparadas aos painéis a relés; 
• envio de dados para processamento centralizado; 
• preço e custo de implantação competitivos; 
• sinais de entrada e saída de 115 VCA; 
• expansão em módulos. 
 
 
5 
Seguindo as especificações da GM, a fabricante Gould Modicon lançou o 
primeiro dispositivo que futuramente viria a ser considerado o primeiro CLP da 
história, que sofreu alterações ao longo dos anos principalmente por conta dos 
avanços tecnológicos que enfrentamos. Essas alterações marcam a evolução do 
CLP, que abordaremos a seguir. Além disso, é importante ressaltar que os 
modelos disponíveis atualmente possuem diversas funções adicionais à lista 
desenvolvida pela GM anteriormente, o que possibilitou a utilização desse 
dispositivo nos mais diversos processos e tipos de indústrias. Atualmente, a 
utilização do CLP ultrapassou os limites da automação industrial e ele é 
empregado em outras categorias de automação, como residencial e predial. 
1.2 Evolução 
Quando falamos em evolução do CLP precisamos ter em mente que ela 
ocorreu principalmente pela evolução dos elementos que o formam, como os 
microprocessadores. De acordo com Rosário (2005), em 1971 o CLP começou 
a ser empregado em outros tipos de indústrias, além da automobilística, e em 
1975 foi introduzido o controlador proporcional integral derivativo (PID), o que 
possibilitou uma maior gama de aplicação do dispositivo. Ainda segundo esse 
mesmo autor, até 1977 o CLP era constituído apenas de componentes 
eletrônicos discretos, posteriormente substituídos por microprocessadores, 
amplamente aceitos na automação industrial. 
É comum dividir a evolução do CLP em cinco gerações, as quais estão 
relacionadas aos sistemas de programação desse dispositivo. Como discutido 
por Zancan (2011), a evolução dos CLPs pode ser classificada como indicado a 
seguir. 
• 1ª geração. Esta geração tem como principal característica o emprego de 
uma linguagem de programação que se relaciona diretamente com o 
hardware do CLP, no caso, a linguagem Assembly. Isso implicava no 
conhecimento do projeto completo do CLP por parte do programador, isto 
é, além de conhecer e dominar a linguagem de programação Assembly, 
o programador também precisava ter conhecimento doscomponentes 
eletrônicos que formavam o modelo de CLP com o qual ele iria trabalhar. 
• 2ª geração. A partir desta geração surgem as primeiras linguagens de 
programação específicas para o CLP, porém a complexidade dessas 
 
 
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linguagens ainda era de nível médio. Nesta geração era possível 
desenvolver programas de instruções nessas linguagens, que 
posteriormente eram convertidos pelo próprio CLP em linguagem de 
máquina, o que de certa forma simplificou sua programação. 
• 3ª geração. O grande marco desta geração é a criação de entradas de 
programação, ou seja, foi possível conectar dispositivos para a 
programação do CLP, como teclados e programadores portáteis. A 
grande vantagem do uso desses dispositivos de programação era realizar 
alterações, gravar e apagar programas de instruções implementados 
anteriormente e, ainda, realizar testes. 
• 4ª geração. Nesta geração surge a comunicação serial, ou seja, 
empregando-se uma entrada destinada a esse tipo de comunicação era 
possível a conexão com outros dispositivos, como os microcomputadores. 
Desse modo, passou a existir a possibilidade de programação do CLP por 
meio de um computador, realizando-se em seguida a transferência, para 
o CLP, do programa de instruções desenvolvido pelo usuário. 
• 5ª geração. A última geração faz uso de protocolos de comunicação, 
permitindo assim a comunicação com outros equipamentos, tornando a 
aplicação dos CLPs ainda mais versátil. Além disso, como os protocolos 
de comunicação são padronizados, existe a possibilidade de 
comunicação de dispositivos de diferentes fabricantes, desde que utilizem 
um mesmo protocolo. Outra vantagem da utilização dos protocolos de 
comunicação é a comunicação do CLP com os sistemas supervisórios, 
fundamentais para o monitoramento e a supervisão das plantas 
industriais. 
Assim, podemos concluir que, com as evoluções e transformações do 
CLP ao longo dos anos, foi possível aplicá-lo em diferentes processos, tornando 
esse dispositivo um dos mais (senão o mais) utilizados nos sistemas de 
automação em geral. 
TEMA 2 – APLICAÇÕES E VANTAGENS 
Conforme vimos no tópico anterior, o controlador lógico programável teve 
boa aceitação na indústria e é o controlador mais utilizado tanto nesse ambiente 
quanto em outros setores da automação. Além disso, discutimos sobre seu 
 
 
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processo de evolução, que resultou em um dispositivo com diferentes 
capacidades e aplicações. 
Neste tópico vamos abordar as principais categorias de aplicações do 
CLP, diferenciando-as principalmente pelo tipo de controle que exercem sobre 
os sistemas. Trataremos ainda das vantagens que o uso do CLP traz tanto para 
a automação dos sistemas quanto para os demais setores da planta, como a 
gestão da produção e a gestão da manutenção. Assim, dividiremos nossos 
estudos, trabalhando primeiramente os conceitos relacionados às aplicações do 
CLP e, na sequência, discutindo suas vantagens. 
2.1 Aplicações 
Devido à presença das diferentes funções agregadas ao CLP com o 
passar dos anos, ele hoje pode atuar em qualquer tipo de sistema de controle, 
pois é um dos controladores mais robustos disponíveis no mercado. Nesse 
contexto, começaremos nossa discussão verificando um diagrama que 
representa a posição do CLP em um sistema de controle em malha fechada, 
apresentado na Figura 2. 
Analisando a Figura 2 podemos perceber que o CLP atua recebendo 
informações sobre o processo por meio dos sensores, o que caracteriza um 
sistema realimentado, pois é possível medir e averiguar os parâmetros do 
sistema após o envio de um comando aos atuadores. Com o processamento dos 
dados oriundos dos sensores, o CLP executa um programa de instruções 
desenvolvido pelo usuário com a intenção de executar as lógicas de comandos, 
finalizando sua ação enviando comandos a respeito de ações a serem 
executadas pelos atuadores. Assim como os demais sistemas de controle em 
malha fechada, o objetivo é manter os parâmetros do processo dentro de um set 
point. Sobre o processo de obtenção de sinais oriundos dos sensores e envio de 
comandos aos atuadores, vamos discuti-lo com mais detalhes mais adiante 
nesta etapa. 
 
 
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Figura 2 – Fluxo de sinais em um sistema de controle 
 
Para entendermos as aplicações dos controladores lógicos programáveis, 
vamos analisar os possíveis tipos de controle que podemos ter nas aplicações. 
Para isso, assumiremos a classificação abordada por Camargo (2014), que 
divide os tipos de controle em binário, digital e analógico. 
2.1.1 Controle binário 
O controle binário ainda pode ser subdividido em controle lógico e controle 
sequencial. O controle lógico emprega a lógica binária para realizar a operação, 
sendo comum ser denominado controle combinacional ou discreto. Mas, afinal, 
o que é uma variável discreta? Primeiramente precisamos dizer que vamos 
abordar esse assunto com mais detalhe em conteúdo posterior, entretanto 
podemos definir uma variável discreta como aquela que pode assumir apenas 
determinados valores. Existe ainda um tipo particular de variáveis discretas que 
pode assumir apenas dois valores, a que chamamos variável binária. 
Assim, qualquer um dos elementos de um sistema de controle binário 
lógico poderá assumir apenas dois estados, que também serão complementares 
como, por exemplo, um sensor que pode ser ativado/desativado, um motor que 
 
 
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pode ser/estar ligado/desligado, um contato que pode ser aberto/fechado 
(Camargo, 2014). 
O controle binário também pode ser sequencial. Nesse tipo, as operações 
acontecem de forma sequencial, uma depois da outra. Nesses sistemas a saída 
é uma função dos sistemas presentes nas entradas e depende do estado atual. 
A próxima etapa está condicionada à ocorrência de algumas condições da etapa 
anterior (Camargo, 2014). 
2.1.2 Controle digital 
O controle digital é comum nos sistemas modernos que fazem uso de 
processamento distribuído. Podemos dizer que esses sistemas utilizam redes de 
comunicação industrial para a conexão de sensores, controladores e atuadores, 
permitindo assim a comunicação digital entre eles. 
2.1.3 Controle analógico 
O controle analógico pode até mesmo ser considerado uma capacidade 
adicional do CLP, conforme discutido em Groover (2011). Ele é empregado para 
o controle de processos contínuos, principalmente quando falamos de sistemas 
que têm como objetivo manter uma variável dentro de uma faixa de valores. 
2.2 Vantagens 
A respeito das vantagens do uso dos CLPs, já discutimos algumas delas 
quando falamos das especificações definidas inicialmente pela GM, porém agora 
vamos discutir outras vantagens, inclusive as que foram agregadas com o tempo. 
Quando falamos em vantagens desses dispositivos precisamos ter em mente 
que a maioria delas são vantagens quando tais dispositivos são comparados 
com os antigos painéis a relés, que foram substituídos pelo CLP em aplicações 
que necessitavam do uso de automação programável. 
A principal vantagem do CLP foi a flexibilização da produção, embora 
existam atualmente outros dispositivos considerados mais flexíveis, como os 
sistemas flexíveis de manufatura. Voltando ao conceito de flexibilidade do CLP, 
podemos considerar que eles são mais versáteis quanto à programação quando 
comparados aos painéis a relés, pois permitem a reprogramação de processos 
sem a necessidade de reconexões físicas nos elementos. 
 
 
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Outro critério que deve ser considerando na análise das vantagens dos 
CLPs é o espaço ocupado por estes equipamentos no chão de fábrica, pois eles 
possuem dimensões reduzidas, portanto otimizam a utilização do leiaute da 
instalação. Além disso, o CLP também consome menos energia elétrica devido 
às características de seus componentes. 
Ainda sobre a reprogramação, essa característica permite que um mesmo 
CLP possa ser reutilizado em outros processos após deixar de ser empregado 
no processo anterior. Alémdisso, essa reprogramação é facilitada pelos 
dispositivos de programação, que permitem inclusive a realização de testes 
antes da transferência do programa de instruções para o dispositivo. 
Por fim, conforme discutimos no tópico referente à evolução do CLP, a 
partir da quinta geração ocorreu a possibilidade de comunicação com outros 
equipamentos, portanto a comunicação entre o CLP e outros dispositivos foi 
facilitada. Quando avaliamos as possibilidades que a indústria 4.0 traz para as 
plantas industriais, constatamos que essa possibilidade de comunicação é 
fundamental para o uso do CLP atualmente. Além disso, a gestão da 
manutenção teve seu trabalho otimizado com o emprego do CLP e a gestão da 
produção pode obter mais dados a respeito dos processos. 
TEMA 3 – FUNCIONAMENTO 
Neste tópico conversaremos a respeito do funcionamento do CLP, que 
possui algumas particularidades, principalmente quando consideramos os 
métodos de processamento e os modos de operação, que veremos adiante. 
Segundo Rosário (2005), o CLP possui, como princípio de funcionamento 
fundamental, a execução de um programa desenvolvido pelo fabricante que 
ocorre na sua central de processamento. Esse programa tem uma rotina cíclica 
sequencial que consiste em leitura das variáveis de entrada por meio do módulo 
de entrada do CLP. Em seguida ocorre a execução de um outro programa, 
desenvolvido pelo usuário e denominado programa de instruções, seguida da 
última etapa, em que as variáveis de saída são atualizadas conforme os 
resultados das lógicas e operações realizadas na etapa anterior. 
O processo cíclico descrito anteriormente é designado ciclo de varredura, 
ou ciclo de scan, que é ilustrado por meio do fluxograma apresentado na Figura 
3. Esse ciclo pode ser dividido basicamente em três etapas de varreduras, por 
isso o nome ciclo de varredura. A primeira é a varredura das entradas. Nessa 
 
 
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etapa o CLP realiza a verificação dos sinais que estão sendo recebidos em seu 
módulo de entrada, a fim de constatar se ocorreu alguma alteração em relação 
ao ciclo anterior. A próxima é a varredura do programa, que consiste na 
execução do programa desenvolvido pelo usuário; os valores de entrada 
armazenados na memória na etapa anterior são empregados em cálculos da 
lógica de controle, com a intenção de determinarem-se os valores e condições 
das saídas. Finalmente, na última etapa, ocorre a varredura das saídas, na qual 
são atualizados os valores das variáveis de saídas com base nos cálculos da 
etapa anterior (Groover, 2011). 
Figura 3 – Funcionamento de um CLP 
 
O tempo de execução do ciclo das varreduras é denominado tempo de 
varredura e depende de vários fatores: quantidade de entradas e saídas, 
complexidade das lógicas contidas no programa de instruções e velocidade do 
clock do processador. Normalmente a execução de cada ciclo de varredura é 
rápida o suficiente para identificar variáveis nas variáveis de entrada e interferir 
a tempo na atualização das saídas. Entretanto, dependendo do programa 
 
 
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desenvolvido pelo usuário e da velocidade do processo, podem ocorrer alguns 
problemas quanto ao tempo de varredura, o que, todavia, não costuma ser 
comum. 
A seguir vamos discutir outros métodos de processamento, destinados a 
condições específicas e diferentes do cenário em que ocorre a execução do ciclo 
de varredura. Além disso, também abordaremos os modos de operação 
relacionados com o modo de operação da unidade central do CLP. 
3.1 Métodos de processamento 
Além da rotina cíclica de processamento descrita anteriormente, existem 
outros métodos de processamento que possibilitam ao CLP realizar o 
processamento do programa de instruções. Esses métodos estão relacionados 
a condições em que é necessário processar o programa de instruções de 
maneiras diferentes, a saber: 
• processamento por interrupção; 
• processamento comandado por tempo; 
• processamento por evento. 
O processamento por interrupção acontece em situações nas quais ocorre 
alguma circunstância em que não se pode esperar a execução completa do ciclo 
de varredura, sendo necessário parar esse ciclo e tratar a ocorrência. Nesse 
caso, a unidade central de processamento para a execução do ciclo de 
varredura, salvando o ponto de parada desse ciclo, e executa um outro 
programa, denominado programa de interrupção, que vai lidar com a anomalia. 
Na sequência, o ciclo de varredura é retomado do ponto em que foi interrompido. 
É importante ressaltar que podem ser definidos diferentes programas de 
interrupção, destinados às possíveis condições que podem ocorrer durante o 
processo. 
Outra possibilidade de processamento é o comandado por tempo. Nesse 
caso o princípio é semelhante ao processamento por interrupção, porém as 
situações que envolvem o acionamento desse método estão relacionas com 
intervalos de tempo regulares. 
Além dos métodos discutidos anteriormente, temos o processamento por 
evento. Esse método está condicionado à ocorrência de eventos específicos 
 
 
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que, caso venham a ocorrer, deverá ser acionado. Alguns exemplos de eventos 
que podem ser tratados por esse método são: 
• problemas com o sistema de baterias; 
• retorno à operação após queda de energia elétrica; 
• estouro do tempo de execução do ciclo de varredura. 
Conforme pudemos observar, cada método de processamento é 
destinado a uma condição com a qual a execução do ciclo de varredura não é 
capaz de lidar. 
3.2 Modos de operação 
Os modos de operação estão associados com a operação da unidade 
central de processamento, que pode assumir diferentes modos de operação 
baseados na situação em que o CLP se encontra. Esses modos de operação 
são divididos em modo de programação, modo run, modo stop e modo reset. A 
seguir examinaremos as características e funções de cada um desses modos, 
verificando as condições em que cada um deles deve ser acionado. 
3.2.1 Modo de programação 
O modo de programação, como o próprio nome sugere, é destinado à 
programação do dispositivo. Nesse modo é possível fazer a transferência de 
programas de instruções desenvolvidos pelo usuário na unidade de 
programação para o CLP, assim como o download de programas que estejam 
armazenados no CLP. 
Em termos gerais, somente nesse modo é possível fazer o upload de 
programas implementados. Entretanto, existem modelos desenvolvidos 
recentemente que permitem a implementação on-line de alterações nos 
programas de instruções, enquanto o CLP se encontra no modo run. Todavia, a 
literatura nos fala que o modo de programação é o destinado a tal função, 
inclusive alguns modelos emitem avisos solicitando a alteração do modo de 
operação quando tentamos realizar upload/download de programas enquanto o 
CLP se encontra em outros modos. 
 
 
 
 
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3.2.2 Modo run 
Quando o CLP se encontra no modo run ocorre a execução do programa 
de instruções com o emprego do método de processamento cíclico que 
discutimos anteriormente, o ciclo de varredura. Nesse caso, todas as ações 
desenvolvidas pelo CLP estão condicionadas às lógicas contidas no programa 
de instruções que está ativo. Assim, após realizar o envio do programa de 
instruções, é necessário trocar o modo de operação de programação para o 
modo run. 
Nesse modo o CLP também pode se comunicar com outros dispositivos, 
como outros CLPs e interfaces homem-máquina (IHMs). 
3.2.3 Modo stop 
O modo stop é acionado quando é necessário parar o CLP, que, nesse 
modo, se encontra literalmente parado. Esse modo é indicado para situações em 
que se deseja verificar as condições das entradas do CLP, permitindo que sejam 
detectados possíveis problemas com o módulo. Além disso, nesse modo não 
ocorre a atualização das saídas. 
Não é possível realizar o upload/download de programas nem executar 
programas que estejam armazenados em sua memória. 
3.2.4 Modo reset 
Além dos modos já explicados, pode ser necessárioativar o modo reset. 
Nesse modo ocorre a restauração das condições originais de fábrica do 
controlador. Quando esse modo é acionado todas as ações definidas pelo 
usuário ou por programas de instruções desenvolvidos por ele são resetadas e 
o CLP passa a assumir as condições definidas pelo fabricante. 
TEMA 4 – ESTRUTURA INTERNA DE UM CLP 
Agora que já discutimos as aplicações, vantagens e funcionamento do 
CLP, vamos aprofundar nossos conhecimentos sobre sua estrutura interna. 
Portanto, neste tópico apresentaremos os elementos que compõem o CLP. 
Segundo Groover (2011), um CLP é formado por alguns elementos 
básicos: microprocessador, unidade de memória, módulo E/S e dispositivo de 
 
 
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programação. O microprocessador é a unidade central de processamento (UCP) 
ou, como é conhecido, CPU (central processing unit). O conjunto formado pelos 
elementos internos do CLP é comumente denominado arquitetura do CLP. A 
Figura 4 ilustra essa arquitetura, relacionando os componentes entre si. 
Figura 4 – Arquitetura do CLP 
Fonte: Elaborado por Lara, 2022 com base em Moraes, 2015. 
Como cada elemento da arquitetura é fundamental para o funcionamento 
do CLP, dividimos nossos estudos em tópicos nos quais serão abordados cada 
um dos elementos. A seguir encontraremos detalhes das funções de cada 
componente da arquitetura do CLP. 
4.1 Fonte de alimentação 
A fonte de alimentação é responsável por fornecer energia elétrica à UCP 
e aos módulos de entrada e saída. Além disso, ela é responsável por realizar a 
conversão da alimentação de corrente alternada (proveniente da rede que 
alimenta o CLP) para corrente contínua em níveis de tensão adequados para a 
alimentação dos componentes. 
 
 
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Ademais, existe também um sistema de baterias responsável pela 
alimentação de sistemas vitais como as memórias. Esse sistema pode ser 
acionado caso ocorra uma falta de energia na rede ou quando o CLP é desligado. 
Segundo Moraes (2015), as fontes podem ser divididas em: 
• source: fonte de energia interna ao controlador; 
• sink: fonte de energia externa ao controlador. 
Ainda sobre o nível de tensão, normalmente um CLP costuma ser 
acionado por uma fonte de alimentação de 115 VAC, sendo necessário converter 
essa tensão para ± 5 VCC. Essas tensões são utilizadas para acionar 
equipamentos cuja tensão e potência podem ser até mesmo superiores às do 
CLP (Groover, 2011). 
4.2 Módulos de entrada/saída 
Quando falamos dos módulos de entrada/saída estamos nos referindo 
aos componentes que realizam o interfaceamento do CLP com os demais 
dispositivos conectados a ele. Todo módulo de entrada/saída pode ser dividido 
em duas funções: entrada e saída. A entrada será utilizada para a comunicação 
com os diversos tipos de sensores que podem ser empregados nos processos 
industriais, como chaves fim de curso, interruptores e botoeiras. Existem ainda 
alguns CLPs que contam com entradas analógicas, sendo possível receber 
sinais oriundos de sensores analógicos, como sensores de temperatura. Já a 
parte de saída é responsável pela comunicação com os atuadores, os quais são 
conectados às saídas do CLP. O módulo de saída é responsável por enviar 
comandos de ligado/desligado a motores, válvulas e outros tipos de dispositivos 
empregados na atuação dos processos (Groover, 2011). 
Na sequência, estudaremos cada tipo de módulo e observaremos suas 
possíveis configurações. 
4.2.1 Módulos de saída 
Quanto aos detalhes dos módulos de saída, vamos abordar os três 
principais modelos, os quais, segundo Moraes (2015), são classificados de 
acordo com seus métodos de acionamento e dividem-se em: saída a relé, saída 
a TRIAC e saída a transistor. 
 
 
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A Figura 5 traz uma representação do módulo de saída a relé, sendo 
possível observar que o atuador será acionado quando o contato do solenoide 
for fechado. Nesse tipo de configuração, quando o endereço da respectiva saída 
é ativado ocorre o acionamento do solenoide, fechando assim o contato no borne 
de saída do controlador (Moraes, 2015). A principal vantagem desse tipo de 
módulo é a robustez, uma vez que ele é muito resistente a diferentes anomalias 
na rede. Porém, segundo Moraes (2015), sua desvantagem está na baixa vida 
útil quando comparado aos demais módulos, tendo um número de acionamentos 
limitados entre 150.000 e 300.000, com corrente de até 5 A. 
Figura 5 – Módulo de saída a relé 
 
Outra possibilidade para acionamento de saídas é o módulo de saída a 
TRIAC, apresentado na Figura 6. Nesse modelo o elemento acionador é um 
TRIAC que é empregado quando a fonte é de corrente alternada. Além disso, 
durante sua vida útil pode fornecer até 10x106 acionamentos com uma corrente 
de até 1 A (Moraes, 2015). 
Figura 6 – Módulo de saída a TRIAC 
 
 
 
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Por fim temos o módulo de saída a transistor, mostrado na Figura 7. Nesse 
modelo o elemento acionador é um transistor comum ou do tipo efeito de campo 
(FET), o módulo mais utilizado. A recomendação é que esse método seja 
utilizado com fontes de corrente contínua. Tem capacidade de fornecer correntes 
de até 1 A, com até 10x106 acionamentos ao longo de sua vida útil (Moraes, 
2015). 
Figura 7 – Módulo de saída a transistor 
 
4.2.2 Módulos de entrada 
Os módulos de entrada contam com optoisoladores em cada um de seus 
circuitos. Somente para entendermos melhor o funcionamento dos módulos de 
entrada, vamos entender o que é um optoisolador, que pode ser definido como 
um dispositivo eletrônico utilizado na transmissão de sinais empregando a luz. 
A Figura 8 traz uma representação de um módulo de entrada, através da 
qual podemos observar que quando um sensor é acionado fechando o circuito 
externo, um diodo emissor de luz aciona o componente de base, forçando a 
circulação de corrente interna no circuito de entrada correspondente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 8 – Módulo de entrada a optoisolador 
 
Ao longo de sua vida útil pode fornecer até 10x106 acionamentos com 
corrente de até 100 mA (Moraes, 2015). 
4.3 Unidade central de processamento 
Conforme já discutimos, a unidade central de processamento é formada 
pelo microprocessador. Em termos gerais, podemos considerá-la o cérebro do 
CLP. Nela estão as memórias, as quais discutiremos a seguir. 
Segundo Moraes (2015), a UCP encarrega-se da execução do programa 
de instruções e da atualização da memória de dados e da memória imagem das 
entradas e saídas. A seguir vamos abordar os tipos de memórias empregadas 
no CLP e suas respectivas funções. 
4.3.1 Memórias 
Como existem diferentes tipos de dados no CLP, temos também 
diferentes tipos de memórias: memória EPROM, memória do usuário, memória 
de dados e memória imagem das entradas e saídas. 
A memória EPROM armazena o programa monitor desenvolvido pelo 
fabricante do CLP e responsável pela inicialização do equipamento, 
armazenamento de dados e gerenciamento das operações (Moraes, 2015). Essa 
memória não é acessível ao usuário e é um tipo de memória não volátil. 
A memória do usuário é responsável pelo armazenamento dos programas 
de instruções desenvolvidos pelo usuário. A UCP é encarregada da execução 
 
 
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do programa de instruções e atualização da memória de dados internos e da 
memória imagem das entradas e saídas. 
Já a memória de dados é a que armazena os dados referentes aos 
processamentos dos programas de instruções. É formada por uma tabela de 
valores manipuláveis (Moraes, 2015). Por fim, temos a memória imagem das 
entradas e saídas, responsável pela reprodução do estado dos periféricos de 
entradas e saídas. 
4.4 Unidade de programação 
A unidade de programação é o periférico responsável pela interface de 
comunicação entre o usuário e o controlador durante o processo de programação 
deste. Existem diferentes possibilidades para esse dispositivo, como um 
computador ou um dispositivo portátil equipado com teclado e display. Além 
disso,segundo Moraes (2015), quando instalados esses periféricos permitem 
diagnósticos, alterações on-line, desenvolvimento de programas de instruções, 
monitoração e gravação e aparamento de memória. 
A escolha do dispositivo que será empregado dependerá da aplicação e 
das necessidades dos usuários. 
TEMA 5 – CLASSIFICAÇÃO DOS CLPS 
Conforme havia sido mencionado inicialmente, nosso último tópico seria 
dedicado às possíveis classificações em que o CLP pode ser categorizado. 
Assim como outros dispositivos destinados à automação de sistemas, o CLP 
pode receber diferentes classificações de acordo com diferentes critérios. 
Neste tema vamos discutir duas possíveis classificações, uma relativa às 
possibilidades de estrutura do CLP e a outra ao tamanho desses dispositivos. 
Para uma melhor compreensão das classificações, vamos dividi-las em dois 
tópicos, o primeiro destinado à classificação quanto à estrutura e o segundo à 
classificação quanto ao tamanho. 
5.1 Classificação quanto à estrutura 
A classificação quanto à estrutura leva em consideração como estão 
arranjados os elementos que formam a arquitetura do CLP. Basicamente 
existem duas possibilidades. Uma delas é todos esses elementos virem dentro 
 
 
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de uma única estrutura, ou seja, uma única caixa. A outra é quando temos cada 
elemento de sua estrutura em um módulo, sendo necessário conectar todos 
esses módulos para formar o CLP. 
Quando o CLP apresenta todos os elementos de sua estrutura em uma 
única caixa, ele é considerado um CLP compacto (Figura 9). Nesse modelo de 
CLP não existe a possibilidade de expansão. Desse modo, todas as 
especificações do modelo permanecerão sempre iguais, não sendo possível 
agregar módulos. 
A principal vantagem desse modelo é seu custo, pois costumam ser CLPs 
pequenos e com menores custos. Entretanto, como esses modelos não 
permitem a expansão, não é possível adicionar módulos de entrada e de saída 
ou melhorar a capacidade de processamento, caso seja necessário. Portanto, 
embora apresente valores mais atrativos, a especificação de CLPs compactos 
deve ser criteriosa quanto à análise de possíveis expansões no sistema. 
Figura 9 – Exemplo de CLP compacto 
 
Crédito: Allahfoto/Shutterstock. 
A outra possibilidade de estrutura para o CLP é a modular. Nesse tipo de 
CLP cada módulo (que se refere a um elemento de sua arquitetura) possui uma 
função e é montado sobre uma base que chamamos de rack. Após montar os 
 
 
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módulos no rack, é necessário interligá-los. A Figura 10 mostra um exemplo de 
CLP modular, em que podemos observar a existência dos módulos montados 
sobre uma base. 
Figura 10 – Exemplo de CLP modular 
 
Crédito: emel82/Shutterstock. 
A grande vantagem desse tipo de CLP é a possibilidade de expansão, o 
que era uma limitação no modelo discutido anteriormente. Assim, podemos 
adicionar módulos conforme as necessidades do sistema que o CLP atende, por 
exemplo, caso seja necessário aumentar a capacidade da memória ou de 
processamento. Temos ainda a possibilidade de adicionar módulos de 
entrada/saída, aumentando a capacidade de conectar sensores e/ou atuadores. 
Conforme já mencionado, a adição ou remoção de módulos pode ocorrer 
no CLP modular, sendo apenas necessário encaixar ou desencaixar o novo 
módulo na base que chamamos de rack e realizar conexões ou desconexões 
com os demais módulos. A Figura 11 ilustra essa dinâmica de adição/remoção 
de módulos, sendo possível verificar como ocorre esse processo. 
 
 
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Figura 11 – Exemplo de CLP modular 
5.2 Classificação quanto ao tamanho 
É comum que o tamanho do CLP seja medido de acordo com o número 
de entradas e saídas que ele apresenta, conforme abordado em Groover (2011). 
A Tabela 1 apresenta uma relação entre tamanho e quantidade de entradas e 
saídas (E/S). Quanto mais E/S, maior será o CLP, segundo essa classificação. 
Os tamanhos começam com CLP nano, que possui um número menor ou igual 
a 16 no que se refere à quantidade de E/S, indo até o tamanho grande, que 
possui um número maior ou igual a 1.024 E/S. 
A escolha do tamanho do CLP depende da aplicação na qual ele irá atuar, 
como estudamos no tópico anterior. Dessa forma, é necessário avaliar quantas 
entradas e quantas saídas serão necessárias para atender às necessidades da 
aplicação. 
Tabela 1 – Classificação típica de CLPs quanto ao número de E/S 
Tamanho do CLP Quantidade de E/S 
CLP grande ≥1.024 
CLP médio < 1.024 
CLP pequeno < 256 
CLP micro ≤ 32 
CLP nano ≤ 16 
Fonte: Elaborado por Lara, 2022 com base em Groover, 2011. 
 
 
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Além disso, é importante pensar na expansão do sistema, principalmente 
caso o modelo escolhido seja compacto, pois, conforme vimos, esse modelo não 
permite que sejam agregados módulos adicionais de entrada e/ou saída. 
Caso seja especificado com poucas E/S é importante avaliar se existe a 
chance de esse sistema ser expandido no futuro ou até mesmo, caso seja 
possível, reaproveitar esse dispositivo em outro processo. 
O custo do CLP cresce conforme seu tamanho, ou seja, quanto mais E/S 
o modelo possuir, maior tende a ser seu custo. Por isso, dimensionar e 
especificar corretamente esse dispositivo é indispensável para viabilizar os 
custos de implantação de sistemas automatizados empregando controladores 
lógicos programáveis. 
FINALIZANDO 
Estamos concluindo esta etapa dedicada aos controladores lógicos 
programáveis, na qual pudemos verificar o cenário em que esses dispositivos 
foram criados, acompanhar como ocorreu sua evolução, além de discutir sobre 
seu princípio de funcionamento, verificando os métodos de processamento e os 
modos de operação. 
No último tópico analisamos as possíveis classificações que esses 
dispositivos podem ter, discutindo a respeito de sua classificação quanto à 
estrutura e quanto ao tamanho, a primeira relacionada à disposição dos 
elementos que formam sua arquitetura e a segunda à quantidade de entradas e 
saídas que os modelos de CLP podem ter. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
CAMARGO, V. L. A. Elementos de automação. São Paulo: Érica, 2014. 
GROOVER, M. Automação industrial e sistemas de manufatura. 3. ed. São 
Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011. 
MORAES, C. C. de. Engenharia de automação industrial. 2. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2015. 
ROSÁRIO, J. M. Princípios de mecatrônica. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 
2005. 
ZANCAN, M. D. Controladores programáveis. 3. ed. Santa Maria: 
Universidade Federal de Santa Maria: Colégio Técnico Industrial de Santa Maria, 
2011. 
 
	Conversa inicial
	TEMA 1 – HISTÓRICO, DEFINIÇÃO E EVOLUÇÃO
	TEMA 2 – APLICAÇÕES E VANTAGENS
	TEMA 3 – FUNCIONAMENTO
	TEMA 4 – ESTRUTURA INTERNA DE UM CLP
	TEMA 5 – CLASSIFICAÇÃO DOS CLPS
	FINALIZANDO
	REFERÊNCIAS