Controladores Lógicos Progamáveis (CLP)

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Controladores Lógicos Progamáveis
(CLP)
Princípios de funcionamento dos controladores lógicos programáveis (CLPs) e sua estrutura interna.
Arquitetura básica desses controladores e a organização em diagrama em blocos da estrutura de controle.
Tipos de linguagens de programação e exemplos de circuitos.
Prof. Raphael de Souza dos Santos
1. Itens iniciais
Propósito
Compreender o princípio de funcionamento dos controladores lógicos programáveis (CLPs), as principais
linguagens de programação utilizadas em CLPs e os diagramas em blocos utilizados na automatização de
processos, além de identificar os principais circuitos e blocos de programação (blocos funcionais) utilizados
na automatização de processos como o uso de controladores lógicos programáveis, sendo estes
conhecimentos essenciais ao engenheiro que atua no campo de processos produtivos ou na produção,
manutenção e utilização de equipamentos.
Preparação
Antes de iniciar este conteúdo, tenha em mãos papel, caneta e uma calculadora ou use a calculadora de seu 
smartphone/computador.
Objetivos
Identificar os princípios e características dos controladores lógicos programáveis
 
Reconhecer a estrutura funcional de um CLP
 
Compreender as linguagens de programação e blocos funcionais utilizados com controladores lógicos
programáveis
Introdução
No mundo atual, a modernidade dos processos industriais movimenta e impulsiona os mercados mundiais. A
demanda por processos mais rápidos e modernos, que produzam a um baixo custo e com razoável padrão de
qualidade, torna-se crescente.
 
Essa etapa de modernização nos processos produtivos leva a uma necessidade cada vez maior de
capacitação e qualificação dos profissionais envolvidos, tornando essas pessoas mais versáteis e adaptáveis
às inúmeras mudanças tecnológicas nas linhas de produção.
 
As empresas vêm se adaptando para atender às mais diferentes exigências do mundo globalizado, tais como
aumento da produtividade, flexibilidade e baixo custo, além da garantia de uma produção com nível de
qualidade suficiente para atender aos mais diversos clientes e com capacidade de rápida adaptação às
mudanças no processo produtivo.
 
Os controladores lógico programáveis (CLPs) são dispositivos eletrônicos extensamente utilizados na
automatização de processos industriais e domésticos. São equipamentos altamente flexíveis, podendo ser
facilmente adaptados aos mais diversos segmentos da indústria e utilizados em diversas escalas no mercado
industrial. Os CLPs podem ser ajustados para que suas saídas atuem em função das mais diversas entradas e
possam, dessa maneira, controlar determinado processo.
A seguir, assista a um vídeo sobre automatização industrial, tópico essencial deste conteúdo.
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Conteúdo interativo
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1. Princípios e características de um CLP
O controlador lógico programável (CLP) na automação
Arquitetura básica
No vídeo a seguir, conheça sobre a arquitetura básica de um Controlador Lógico Programável.
Conteúdo interativo
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Controlar um processo significa promover alterações em suas grandezas físicas (temperatura, velocidade,
pressão, entre outras) a fim de obter uma condição desejada. Por exemplo, um sistema de refrigeração (como
um ar-condicionado) recebe uma informação de um sensor de temperatura para promover a mudança de
temperatura de um ambiente. Esse controle pode ser realizado de forma manual. Nesse processo, um
operador é responsável por promover alterações nas variáveis físicas desse processo, por meio de um atuador
(válvula, chave, alavanca, entre outros). O operador deve contar com algum conhecimento prévio desse
processo, de maneira a ser capaz de atuar promovendo as modificações necessárias de maneira segura e
confiável. Entretanto, com o avanço da industrialização, os processos industriais passaram a exigir cada vez
mais ações, além de ser divididos em diversos estágios e etapas.
 
A automatização de um processo consiste, basicamente, na capacidade de um processo de responder de
forma autônoma a um estímulo promovido por um sensor. Dessa forma, a partir de um sinal enviado por esse
sensor, o controlador lógico programável (CLP) será responsável por produzir uma resposta que promoverá
uma mudança no processo. Essa resposta será produzida por um atuador responsável por agir sobre o
processo, modificando suas características. Assim, uma grandeza física pode ser controlada, ou seja, ter seu
valor alterado de maneira proposital por um controlador quando um estímulo é fornecido ao controlador pelo
sensor. A esse processo chamamos de controle em malha fechada.
Perspectiva histórica
O CLP foi criado para a General Motors (GM), em 1968, por uma associação denominada BedFord. Esse
primeiro controlador, denominado controlador modular digital, foi desenvolvido por essa associação para
auxiliar a GM na adaptação de seus processos de produção. Os processos existentes eram baseados no
tradicional sistema de controle das máquinas com base em relés eletromecânicos. Entretanto, além de
apresentar uma vida útil limitada, os processos produtivos demandavam centenas ou milhares deles para o
controle de um processo produtivo, o que representava uma grande dificuldade nas mudanças das lógicas de
controle dos painéis de comando a cada mudança da linha de montagem. Essas mudanças implicavam altos
gastos de tempo e dinheiro.
Atenção
A substituição dos painéis de relés, projetada pelo engenheiro Richard Morley, representou uma
especificação que refletia as necessidades dos diversos usuários de circuitos a base de relés, não só da
indústria automobilística, como também de toda a indústria manufatureira. Assim, os sistemas foram
substituídos por componentes discretos, tais como resistores, capacitores, diodos etc. Essas
modificações levaram ao surgimento de um equipamento bastante versátil e de fácil utilização que, até
os dias de hoje, vem se aprimorando e diversificando cada vez mais os setores industriais e suas
aplicações. 
Entre as vantagens dos controladores lógicos programáveis em comparação aos sistemas tradicionais de
controle, pode-se apontar:
 
Menor espaço físico.
 
Menor consumo de energia elétrica.
 
Possibilidade de reprogramações dinâmicas.
 
Maior confiabilidade.
 
Maior flexibilidade.
 
Interface de comunicação com outros periféricos.
Requisitos de hardware
Hoje em dia, existem vários fabricantes de controladores lógicos programáveis. Entre eles podem ser
destacados: Siemens, Schneider, Rockwell, ABB, WEG, Omron e Wago.
 
Para utilizar um CLP em um processo de automatização é necessário trabalhar com um software para
elaboração do programa que será executado pelo controlador. Esse programa será responsável por todas as
instruções que o controlador deverá seguir, como leitura das entradas (analógicas e/ou digitais),
armazenamento das informações, operações lógicas e aritméticas e comandar as saídas (analógicas e/ou
digitais). Cada fabricante de CLP tem um software específico para sua família de controladores, sendo
responsável por desenvolver um ambiente interativo e agradável para o programador.
Nesse material, o CLP utilizado como referência será o Clic02 da empresa WEG.
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A escolha por esse controlador deveu-se por ele apresentar um custo acessível, ser um modelo bastante
flexível e de fácil implementação. Além dessas características, o software de programação desse controlador
é disponibilizado de forma gratuita pela empresa para treinamento e aprendizagem.
 
A imagem a seguir apresenta uma imagem do CLP Clic02 com dois módulos de expansão.
Conteúdo interativo
Acesse a versão digital para ver mais detalhes da imagem
abaixo.
CLP Clic02 com módulos de expansão.
De maneira geral, os controladores lógicos apresentam entradas para a tensão de alimentação (energização)
com níveis de 12 ou 24Vdc ou 110 ou 220Vca (50 ou 60Hz). Essa tensão é utilizada para energizar o
controlador e sua estrutura interna.
 
As entradasdessa informação para o controlador é o:
	O monitoramento de algumas variáveis de um processo produtivo é essencial para a segurança do processo industrial. Essas variáveis são consideradas tão importantes que dois ou mais sensores são utilizados no seu monitoramento. Chamamos essa topologia que envolve a utilização de mais de um sensor no monitoramento de uma variável de:
	Em algumas medições, o sinal produzido pelo elemento sensor é muito ruidoso ou apresenta uma amplitude muito baixa para ser transmitido ou corretamente interpretado. Em outros casos, sinais analógicos precisam ser transformados em sinais digitais ou até mesmo convertidos em outra grandeza física (por exemplo, um sinal de pressão em sinal elétrico). O bloco responsável por essas modificações no sinal é o bloco:
	Na inicialização de um controlador, é fundamental que as informações das entradas sejam obtidas para que o programa carregado seja capaz de executar as ações preestabelecidas em seu código, tendo como base a situação atual do processo produtivo e os comandos produzidos pelo operador e pelos sensores. Esses dados lidos das entradas são enviados inicialmente para:
	Um engenheiro decidiu montar um sistema de aquecimento eletrônico por pastilha de Peltier (responsável pelo aquecimento). Para tal, ele desenvolveu um circuito capaz de energizar a pastilha baseado em um comando direto de um operador. Sendo assim, ele observa a mudança na temperatura a partir de um termômetro doméstico e, quando a temperatura desejada é atingida, ele desliga o circuito e a pastilha deixa de aquecer. Esse sistema de controle é conhecido como sistema:
	Os circuitos digitais são aqueles cujas entradas e saídas podem receber/fornecer apenas sinais lógicos, ou seja, sinais 0 ou 1. Alguns circuitos especiais são utilizados nas entradas de controladores e dos circuitos digitais de maneira a evitar que suas entradas recebam valores intermediários (em vez dos sinais lógicos necessários) e acabem, com isso, gerando uma instrução indesejável. Um circuito utilizado para garantir que a entrada do controlador esteja em nível lógico alto até que uma chave seja acionada é conhecido como:
	Verificando o aprendizado
	Questão 1
	O circuito de pull-down da figura a seguir deve possuir uma corrente de 2mA percorrendo a resistência de limitação cada vez que a chave for acionada. O controlador lógico programável no qual esse circuito foi ligado apresenta uma tensão de entrada de 5Vcc.
	3. Linguagens de programação e blocos funcionais
	Introdução a linguagem de programação
	Ladder, FBD e Grafcet
	Conteúdo interativo
	Tipos de linguagens de programação
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Linguagem Ladder
	Vantagens e desvantagens da linguagem Ladder
	Ambiente de programação
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conexão ao CLP e transferência do programa
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Funções e circuitos em Ladder
	Contatos da linguagem Ladder
	Contato aberto
	Conteúdo interativo
	Contato fechado
	Conteúdo interativo
	Associações de contatos
	Contatos em série
	Conteúdo interativo
	Circuitos com autorretenção e prioridade
	Conteúdo interativo
	Contato de selo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Sistema de intertravamento
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Equações lógicas dos diagramas em Ladder
	Conteúdo interativo
	Conteúdo interativo
	Blocos temporizadores
	Retardo na energização
	Conteúdo interativo
	Retardo na desenergização
	Conteúdo interativo
	Acionamentos integrados com CLP, inversores e comandos eletromecânicos
	Conteúdo interativo
	Estudo de caso
	Conteúdo interativo
	Quizz
	É seguro afirmar que, quando a chave de nível (i0.2) for acionada, a bomba:
	Observando o código do programa do controlador, é possível afirmar que:
	Uma bomba de combustível possui uma chave de pressão para limitar o nível de combustível dentro do tanque. Dessa maneira, quando a chave desarma, mesmo que o frentista continue apertando o gatilho da bomba para colocar mais combustível no tanque, a bomba não ligará. Seguindo essa lógica, é possível afirmar que uma programação possível, considerando que os dois comandos (chave de nível e botão) são contatos normalmente abertos e estão ligados nas entradas digitais de um controlador, seria:
	Alguns sinais de trânsito (semáforos) são equipados com botões de pedestres. Esses botões são utilizados para que o pedestre solicite a travessia do sinal. Dessa maneira, quando um pedestre aciona esse botão, o controlador do sinal recebe um sinal digital e, após alguns segundos, o sinal para carros recebe um comando para fechar e o sinal de pedestres um comando para abrir. Sendo assim, é possível considerar que esse código inserido no controlador possui:
	As portas lógicas são circuitos digitais que operam com um ou mais sinais lógicos de entrada e produzem uma ou mais saídas lógicas, dependendo do circuito desenvolvido. Com as portas lógicas é possível desenvolver circuitos digitais como somadores, meio somadores, unidades lógicas e aritméticas, memórias, flip-flops, divisores de frequência, entre outros. Com esses circuitos digitais, também é possível programar controladores e relés programáveis por meio de uma linguagem de programação denominada:
	Verificando o aprendizado
	Questão 1
	O circuito da figura a seguir foi desenvolvido para controlar o sentido de rotação de um motor. Para isso, duas linhas de comando foram desenvolvidas.
	Conteúdo interativo
	A linha 1 com o relé M01 corresponde à rotação no sentido horário e a linha 2 com o relé M02 corresponde à rotação no sentido anti-horário. Sendo assim, observando o circuito, é possível concluir que:
	4. Conclusão
	Considerações finais
	Podcast
	Conteúdo interativo
	Explore+
	Referênciase saídas de um controlador lógico programável podem ser analógicas ou digitais, e ser
estruturadas por relés, acionadores ópticos e transistores.
Arquitetura básica do CLP
A estrutura interna de um CLP é composta, essencialmente, por blocos como:
 
A unidade central de processamento (CPU)
 
As memórias (RAM, ROM, EPROM etc.)
 
A fonte de alimentação
 
Uma bateria interna
 
Módulos de entrada e de saída
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Alguns módulos adicionais podem ser incorporados, como:
 
Módulos especiais
 
Módulos de expansão
 
A imagem a seguir ilustra alguns blocos básicos de um CLP.
Conteúdo interativo
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abaixo.
Ilustração dos blocos de um CLP.
A CPU é a unidade responsável por executar as instruções inseridas pelo programador na memória. É ela que
lê os dados dos módulos de entrada, processa a informação (de acordo com seu programa interno) e
comanda os módulos de saída.
 
As memórias são responsáveis por armazenar o programa inserido pelo programador e reter as informações
de entrada e de saída, enquanto for demandado pelo programa. A memória do programa central não pode ser
modificada pelo operador do processo ou usuário, sendo do tipo ROM, PROM, EPROM, EAROM ou EEPPROM.
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Memórias do tipo ROM
As memórias do tipo ROM (Read Only Memory) são memórias do tipo “somente para leitura”. Essas
memórias são gravadas na fábrica e não é possível para o usuário alterá-las. Por não serem voláteis,
elas não perdem suas informações quando o CLP é desligado da energia elétrica. Esse tipo de
memória retém o software básico do CLP, responsável pela inicialização das instruções básicas de
funcionamento.
Memórias do tipo PROM
De maneira similar, a PROM é uma memória somente de leitura programável. Nesse tipo específico de
memória, há um dispositivo do programador, que permite a gravação ou programação da PROM pelo
usuário. Entretanto, após essa alteração, esses dados não poderão ser alterados ou excluídos.
Memórias do tipo EPROM
A EPROM é uma memória do tipo somente para leitura programável e apagável. Entretanto, ela não
pode ser facilmente apagável, demandando o uso de um sistema ultravioleta para sua regravação.
Memórias do tipo EAROM
A EAROM é uma memória permanente e alterável eletricamente. Ela não é volátil; portanto, não perde
os dados quando ocorre a interrupção de energia, mas possui características de leitura e gravação
devido a sua configuração interna diferenciada. A EEPROM é similar a EPROM, possibilitando a leitura
programável e apagável. Contudo, em vez de necessitar de um sistema ultravioleta, ela pode ser
apagada eletricamente. Essa memória evolui ao longo dos anos e passou a ser conhecido como
memória FLASH. Esse tipo de memória permite a inserção do programa do usuário.
A memória do usuário é aquela que contém a lógica de programação e operação do CLP, sendo do tipo RAM,
EEPROM ou FLASH-EPROM. A memória de acesso randômico (RAM), diferente das memórias citadas
anteriormente, não armazena seus dados permanentemente. Contudo, o acesso aos seus dados é muito mais
dinâmico que o acesso à memória ROM. Por fim, a memória de dados armazena valores que resultem do
programa do usuário, como senhas, valores de temporizadores, dados de contadores, códigos de erros e
dados dos módulos de entrada e de saída. A fonte de alimentação fornece a energia necessária para que a
CPU, a memória e os módulos de entrada e de saída possam funcionar.
 
Os controladores lógicos programáveis também possuem um bloco de comunicação, que permite não apenas
sua comunicação com o computador utilizado para inserir o programa interno, como também para permitir a
comunicação entre controladores e com os módulos de expansão.
Estudo de caso
A automatização dos processos industriais permitiu um avanço sem precedentes na capacidade de produção
industrial. Com o uso dos CLPs, essa renovada produção industrial ganhou mais flexibilidade e capacidade de
adaptação às mais diversas necessidades do mercado global. Considerando a estrutura interna de um CLP,
descreva a função da CPU e sua interação, caso haja, com as respectivas memórias.
Chave de resposta
Um controlador lógico programável possui uma estrutura interna que se assemelha a de um
microcomputador, como na imagem a seguir.
A CPU é responsável pela execução dos programas das rotinas principal e do usuário.
A rotina principal é armazenada em uma memória do tipo ROM, sendo fundamental para o funcionamento
do controlador, tendo em vista que essas instruções não podem se perder, mesmo que o controlador não
esteja energizado. Esse programa permite a inicialização do dispositivo e a leitura do programa do usuário.
O programa do usuário é armazenado em uma memória do tipo EEPROM. Esse tipo de memória não é
volátil (não se perde com a interrupção do fornecimento de energia elétrica), característica fundamental
para esse programa. O programa do usuário pode ser apagado eletricamente, sempre que necessário, pelo
programador. O programa do usuário é responsável pela execução das instruções especificadas,
recebendo os dados das entradas e comandando as saídas de acordo com as linhas de comando
inseridas.
Quizz
Hora do Quiz!
Vamos testar seus conhecimentos até aqui!
Responda as perguntas a seguir e no final confira o resultado!
Questão 1
Todo controlador lógico programável possui um programa interno, responsável pela
execução de sua rotina fundamental. Esse programa é gravado em uma memória, ainda
na fábrica, e permanece guardado durante toda a vida útil do controlador. O tipo de
memória mais indicado para esse programa é do tipo:
A EEPROM
B RAM
C FLASH
D CACHE
E ROM
A alternativa E está correta.
A memória ROM é do tipo somente leitura e não volátil. Isso faz com que essa memória seja a mais
adequada para programas de inicialização, tendo em vista que não se apaga mesmo com a
desconexão do dispositivo da rede elétrica.
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Questão 2
Em um sistema manual de controle de nível de um tanque, cabe ao operador observar o
nível do fluido dentro do tanque e fazer com que pare de encher. Essa ação realizada
pelo operador é feita através de um(a):
A Sensor
B Controlador
C Atuador
D Memória
E Flash
A alternativa C está correta.
O atuador é o elemento responsável por permitir que o operador, em um sistema de controle manual,
atue sobre a unidade e influencie suas condições de funcionamento e operacionalidade.
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Questão 3
A automatização dos processos industriais representou um avanço significativo nas
indústrias, permitindo sua adaptação aos novos processos produtivos e sua
flexibilização, ante a globalização e as demandas cada vez maiores por produtos
padronizados e de baixo custo. O sucesso da automatização industrial teve como um dos
elementos principais os controladores lógicos programáveis. Um CLP para realizar uma
ação de controle deve receber as informações dos processos advindas de um(a):
A Memória
B Atuador
C Controlador
D Sensor
E Flash
A alternativa D está correta.
Os sensores funcionam como os “sentidos” do controlador. São responsáveis por repassar ao CLP
todas a informações referentes às grandezas físicas envolvidas no processo produtivo e que
necessitem de alguma ação de monitoramento e controle.
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Questão 4
Quando uma grandeza física precisa ser controlada de maneira autônoma por um
sistema, um controlador é um dispositivo essencial para esse processo. Quando
implementamos uma lógica de controle capaz de tornar o sistema independente do
operador chamamos de controle:
A Em malha fechada
B Manual
C Em malha aberta
D Operacional
E Por operador
A alternativa A está correta.
O sistema de controle em malha fechada é o tipo de sistema no qual um controlador é utilizado para
receber os sinais vindos de um sensor (como as alterações nas grandezas físicas do processo) e
atuar sobre o processo de maneira autônoma e independente de um operador.
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Questão 5
Assinale a alternativa a seguir que não corresponde a uma vantagem no uso de
controladoreslógico programáveis.
A Redução do custo do processo produtivo
B Exigência de maior qualificação da mão de obra operacional
C Melhoria na padronização do processo produtivo
D Flexibilização do processo produtivo e capacidade de adaptação às exigências do mundo global
E Aumento da produtividade
A alternativa B está correta.
Com a automatização dos processos industriais, surgiu a necessidade de um conhecimento
específico por parte da mão de obra envolvida no processo. As necessidades de programação,
dimensionamento e instalação de componentes específicos tornaram-se essenciais e fizeram com
que a mão de obra necessitasse de um processo intenso e gradual de capacitação.
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Questão 6
Embora o processo produtivo automatizado possua uma característica autônoma, ele necessita de um
grande número de pessoas devidamente qualificadas para que o processo seja corretamente instalado e
considerado pronto para operar. Além disso, um operador, ainda que remotamente, precisa
necessariamente acompanhar o processo produtivo para verificar se a operação está ocorrendo de
maneira correta. Entre as características desse operador, é fundamental que tenha conhecimentos:
A De instalações elétricas
B De sensores
C De programação
D Prévios do processo
E De atuadores
A alternativa D está correta.
O operador precisa ter conhecimentos prévios do processo produtivo de maneira a ser capaz de
identificar possíveis desvios das condições normais de produção e ter noção das ações corretivas
necessárias para auxiliar na resolução de algum problema.
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Verificando o aprendizado
Questão 1
As memórias são partes essenciais dos controladores lógicos programáveis. Sobre esses dispositivos
armazenadores de dados, assinale a opção que identifica de forma correta o tipo de memória que não perde
seus dados quando desconectada da fonte de alimentação e pode ter seus dados apagados eletricamente
quando necessário:
A FLASH
B RAM
C EEPROM
D CACHE
E ROM
A alternativa C está correta.
A EEPROM é uma memória não volátil usada em computadores e dispositivos eletrônicos, em geral, para
armazenar pequenas quantidades de dados e que precisam permanecer armazenados quando a energia é
removida.
Questão 2
Alguns dados do processo automatizado são temporários e atualizados a cada ciclo de instrução (como a
contagem de um contador ou o registro de tempo de um temporizador) ou a cada mudança nas variáveis
monitoradas. Por esse motivo, esses dados não são armazenados permanentemente. Quando o controlador é
reiniciado ou desligado da rede elétrica, as informações armazenadas em seu interior são apagadas. Qual a
memória utilizada para esse tipo de informação?
A FLASH
B CACHE
C ROM
D PROM
E RAM
A alternativa E está correta.
A memória RAM guarda temporariamente toda a informação que o computador precisa para aquele
momento ou para um futuro próximo. É responsável por dar agilidade e velocidade ao funcionamento do
sistema.
2. Estrutura funcional
Introdução a automatização
Estrutura em blocos
No vídeo a seguir, conheça sobre a estrutura em blocos de um sistema automatizado.
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A automatização de um processo tem vários propósitos distintos: padronização, flexibilização, aumento da
capacidade produtiva e autonomia do processo produtivo. Cada um desses propósitos envolve um conjunto
de elementos com propriedades específicas e capazes de realizar atividades distintas.
Diagrama em blocos genérico
A adaptação de um processo com o propósito de torná-lo autônomo, ou seja, independente da ação de um
operador, faz com que a percepção sobre as condições de determinada variável do processo deixe de ser
prerrogativa do operador e passe a ser realizada por dispositivos denominados sensores. Esses dispositivos
são responsáveis por “sentir” as condições das variáveis do processo (nível, temperatura, velocidade, pressão,
entre outras) e repassar essas informações para um controlador.
 
A imagem a seguir permite a percepção da lógica de funcionamento de um sistema de controle automático,
também conhecido como sistema em malha fechada ou sistema realimentado.
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abaixo.
Diagrama em blocos de um sistema de controle em malha fechada.
É possível observar que o processo industrial é constantemente monitorado pelo elemento sensor. Na prática,
são utilizados vários sensores para medição das mais diversas variáveis de um processo. Esses sensores são
responsáveis por manter o controlador – e por consequência o operador – informado das mudanças no
processo.
Curiosidade
Em algumas situações é desejável que mais de um sensor seja responsável pelo monitoramento de uma
mesma variável. Essa topologia é chamada de redundância de medição. Ela é importante em processos
cujo valor medido da variável deve estar bem próximo do valor real da variável (menor erro de medição)
ou em situações em que a medição da variável esteja associada à segurança do processo. 
A informação proveniente do sensor pode necessitar de um processamento prévio, antes de ser enviado ao
controlador. Isso pode acontecer em casos em que o sinal produzido pelo sensor tenha baixa amplitude, seja
muito ruidoso, necessite de transmissão para pontos mais distantes (casos de monitoramento remoto),
conversão analógica para digital, entre outros. Para isso, um bloco de processamento específico é utilizado.
 
O controlador lógico programável faz o papel do cérebro do operador, recebendo a informação processada do
sensor e realizando a sua interpretação. Um diagrama em blocos representativo da rotina básica de varredura
do controlador, contido em sua memória ROM, pode ser visto na imagem a seguir.
Conteúdo interativo
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abaixo.
Diagrama em blocos da varredura inicial de um controlador.
É possível notar que a primeira etapa consiste na leitura das entradas do controlador. Isso é feito para que a
memória possa ser atualizada com os comandos produzidos pelo operador e/ou pelos sensores. A partir dos
dados das entradas, o programa carregado no controlador é executado e as ações definidas pelo controlador
com base nessas entradas são atualizadas na memória e, posteriormente, disponibilizadas na saída.
Vale destacar que, caso necessário, o operador pode interferir na ação do controlador
promovendo alterações nos parâmetros ou realizando alguma ação manual direta.
As informações da saída do controlador são repassadas aos atuadores para que possam promover as
alterações desejadas no processo. Seus atuadores são válvulas (sua abertura ou fechamento pode variar o
nível de um tanque), aquecedores ou condensadores de ar, motores, bombas, entre outros equipamentos que
podem modificar uma variável.
Atenção
É importante mencionar que, em alguns casos, a informação do sensor não é repassada diretamente
para o controlador, mas, sim, exibida para o operador. Nessa situação, caberá ao operador enviar um
comando ao controlador que servirá de interface entre o operador e o processo industrial. Esse tipo de
sistema é denominado controle em malha aberta. 
Unidades de I/O digital e analógica
As entradas (I – input) e as saídas (O – output) de um controlador lógico programável podem ser separadas em
analógicas ou digitais. Cada tipo é adequado para um tipo de sensor e um tipo de atuador, específicos para
determinadas finalidades.
 
As entradas e saídas analógicas são aquelas que podem assumir quaisquer valores (dentro de uma faixa
limitada), a qualquer instante de tempo. Em controladores, as entradas analógicas podem assumir valores
como: 0 a 10Vdc; 0 a 100/240 Vca ou 4 a 20mA.
 
As saídas analógicas podem assumir valores que variem nessas mesmas faixas. As tensões contínuas (0 a
10Vdc) são típicas de controladores alimentados com tensão contínua (12Vdc ou 24Vdc).
 
Por fim, as tensões alternadas são aplicáveis a controladores alimentados com tensões alternadas
(100/240Vca). Contudo, as entradase saídas contínuas podem assumir apenas dois valores: 0 ou 10Vdc; 0 ou
100/240Vca. Esses valores são equivalentes aos níveis lógicos 0 ou 1 (desligado ou ligado; aberto ou fechado;
entre outros).
Entradas e saídas digitais
As entradas digitais de um controlador podem apenas receber os níveis lógicos alto (1) ou baixo (0). Para isso,
geralmente, utilizam-se alguns circuitos específicos que impedem que outro nível de tensão seja aplicado à
entrada do controlador. Esses circuitos são denominados pull-up e pull-down.
Circuito pull-up
O circuito pull-up é utilizado para ajustar em nível lógico alto (1) as
entradas lógicas de circuitos digitais e controladores quando dispositivos
são desconectados ou chaves são desligadas. Um circuito utilizado para 
pull-up pode ser visto na imagem a seguir.
Pode-se observar que, com a chave aberta, a tensão da fonte de
alimentação é colocada na entrada do circuito lógico (nível lógico alto),
tendo em vista que a queda de tensão no resistor R é desprezível. Com a 
chave fechada, a entrada do circuito lógico será conectada diretamente
ao terra (nível lógico baixo - popularmente conhecido como fio terra). A
queda de tensão da fonte de alimentação será integralmente sobre a
resistência R.
Circuito pull-down
Por sua vez, os circuitos de pull-down garantem um nível lógico baixo na
entrada do circuito lógico até que a chave seja acionada, como vemos na
imagem a seguir. Com a chave aberta, a entrada do circuito lógico é
conectada ao terra por meio do resistor. Contudo, como a corrente de
entrada tende a zero, não há queda de tensão no resistor, fazendo com
que a entrada lógica esteja ligada ao terra.
Quando a chave é acionada, a tensão da fonte é aplicada diretamente à
entrada do circuito lógico. O resistor é propositalmente elevado, de
maneira que a corrente que atravessa o resistor seja desprezível.
Cálculo das resistências de pull-up e pull-down
O valor da resistência é definido pelo valor da tensão de alimentação aplicada ao circuito. Essa resistência
deve ser capaz de dissipar a potência da tensão ao ser integralmente aplicada sobre ela.
 
Por exemplo, para uma tensão de 10Vdc na alimentação de um circuito pull-up, limitando-se à corrente a 1mA,
é possível determinar a resistência através da Lei de Ohm:
Também é possível definir que a potência dissipada sobre essa resistência será igual a:
As saídas digitais, por sua vez, podem ser baseadas em relés, optoacopladores ou transistores polarizados
como chaves. Dessa maneira, funcionam como chaves abertas ou fechadas, permitindo que as saídas
apresentem níveis lógicos altos ou baixos, dependendo da lógica implementada no controlador. Na imagem a
seguir, é possível observar a saída de um controlador lógico programável baseado em relé.
CLP com saída a relé.
Enquanto a bobina do relé não é acionada, a saída do CLP não é energizada. Entretanto, quando a bobina é
energizada, a saída do CLP é colocada em +V ou 0V.
 
Como exemplos de entradas digitais, podemos citar:
 
Botões
 
Termostatos (chaves de temperatura)
 
Boias de nível
 
Chaves de nível
 
Chaves fim de curso
 
Sensores capacitivos
 
Sensores indutivos
 
Entre outros
 
 
As saídas digitais são específicas para acionamentos de:
 
Bombas
 
Motores (liga e desliga)
 
Compressores (liga e desliga)
 
Válvulas solenoides (abre e fecha)
 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
Indicadores luminosos
 
Indicadores sonoros
 
Entre outros
Entradas e saídas analógicas
As entradas e saídas analógicas são aquelas que podem assumir infinitos valores dentro de determinado
intervalo. No geral, são baseadas em transistores polarizados na região ativa e disponibilizam um sinal na
saída proporcional ao sinal de entrada recebido.
Como entradas analógicas, citamos alguns exemplos a seguir:
 
Sensores de umidade
 
Sensores contínuos de nível (capazes de informar o nível de um tanque ou reservatório a cada instante
de tempo)
 
Sensor de pressão
 
Sensor de temperatura
 
As saídas analógicas podem ser utilizadas no controle da velocidade de motores e bombas, abertura e
fechamento de válvulas proporcionais, entre diversos outros atuadores.
Estudo de caso
Um engenheiro observou que o sistema de controle do reservatória de água da empresa em que trabalha é
manual. Sendo assim, um operador observa, em intervalos definidos de tempo, o nível da água dentro do
reservatório.
 
Quando atinge um nível considerado criticamente baixo, ele fecha a válvula de saída de água e abre a válvula
de entrada, fazendo o nível voltar a subir. Com o tanque cheio, ele fecha a válvula de entrada e abre a de
saída novamente.
 
Entretanto, o engenheiro notou que o tempo para a água encher o reservatório depende da pressão do
sistema e que, dependendo do consumo de água, essa atividade tem que ser repetida diversas vezes. Por
esse motivo, resolveu automatizar esse processo.
 
Explique como ele poderia proceder.
Chave de resposta
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
O nível da água pode ser monitorado por um sensor de nível. Um controlador com entradas analógicas
pode ser utilizado para receber o sinal do sensor contínuo de nível. Quando o valor crítico, especificado
pelo operador, for atingido, o controlador pode enviar dois comandos, a partir de duas saídas digitais, para
as válvulas de entrada e de saída de água.
Se uma válvula normalmente aberta for utilizada na saída de água, o comando enviado pelo controlador
será responsável por fechar essa válvula e o tanque irá parar de esvaziar.
No entanto, se uma válvula normalmente fechada for utilizada na entrada de água do tanque, o comando
enviado pelo controlador será responsável por abrir a entrada de água, permitindo que o tanque comece a
encher.
Vale destacar que o uso de uma válvula normalmente aberta na saída e normalmente fechada na entrada
consiste em uma boa prática, tendo em vista que, no caso de interrupção de energia elétrica para as
válvulas, o comportamento natural do tanque será de esvaziar seu conteúdo, reduzindo a possibilidade de
transbordar o tanque.
Quizz
Hora do Quiz!
Vamos testar seus conhecimentos até aqui!
Responda as perguntas a seguir e no final confira o resultado!
Questão 1
A automatização de um processo possibilita a melhoria do processo produtivo e a
padronização, além de permitir uma flexibilização do sistema, possibilitando que atue de
forma autônoma. A parte do sistema de controle automático que permite a percepção de
alterações nas variáveis do processo e que realiza o repasse dessa informação para o
controlador é o:
A Atuador
B CLP
C Circuito de processamento
D Operador
E Sensor
A alternativa E está correta.
Os sensores são a parte do sistema de controle automático responsável pela medição das variáveis
do processo produtivo. É por meio deles que as variáveis são medidas e as informações repassadas
aos controladores lógicos programáveis para que determinada ação seja tomada.
1/6
Questão 2
O monitoramento de algumas variáveis de um processo produtivo é essencial para a
segurança do processo industrial. Essas variáveis são consideradas tão importantes que
dois ou mais sensores são utilizados no seu monitoramento. Chamamos essa topologia
que envolve a utilização de mais de um sensor no monitoramento de uma variável de:
A Malha fechada
B Malha aberta
C Redundância de medição
D Medição direta
E Medição contínua
A alternativa C está correta.
A redundância de medição é considerada de grande importância para assegurar a indicação de um
valor de leitura próximo ao valor real da variável. Esse tipo de medição é utilizado para variáveis
consideradas fundamentais para o funcionamento seguro do processo. Em alguns casos, variáveis
cujo monitoramento seja considerado essencial para a segurança do processo são monitoradas por
mais de dois sensores, como a altitude de um avião e a pressão dentro de uma caldeira industrial.
2/6
Questão 3
Em algumas medições, o sinal produzido pelo elemento sensor é muito ruidoso ou
apresenta uma amplitude muito baixa para ser transmitidoou corretamente interpretado.
Em outros casos, sinais analógicos precisam ser transformados em sinais digitais ou até
mesmo convertidos em outra grandeza física (por exemplo, um sinal de pressão em sinal
elétrico). O bloco responsável por essas modificações no sinal é o bloco:
A Controlador
B De processamento
C Atuador
D Sensor
E De entrada do sinal do operador
A alternativa B está correta.
O bloco de processamento é responsável por qualquer tratamento dado ao sinal após ser adquirido
pelo sensor. Esse bloco pode ser um filtro, para remoção de ruídos; um conversor analógico-digital ou
digital-analógico; um amplificador, para aumento da amplitude do sinal; um transdutor, para mudança
de grandeza física; entre outros. Esse bloco pode ser essencial para que o sinal medido pelo sensor
se torne possível de ser interpretado, transmitido e/ou armazenado.
3/6
Questão 4
Na inicialização de um controlador, é fundamental que as informações das entradas
sejam obtidas para que o programa carregado seja capaz de executar as ações
preestabelecidas em seu código, tendo como base a situação atual do processo
produtivo e os comandos produzidos pelo operador e pelos sensores. Esses dados lidos
das entradas são enviados inicialmente para:
A O controlador
B O atuador
C O sensor
D A memória
E A saída
A alternativa D está correta.
Os dados lidos das entradas são inicialmente armazenados na memória do controlador. Dessa
maneira, o programa poderá carregá-los para a execução das ações necessárias e especificadas no
programa. Caso não fossem armazenados, qualquer mudança na entrada do controlador seria levada
em consideração pelo controlador, sem que a informação medida anteriormente fosse considerada.
4/6
Questão 5
Um engenheiro decidiu montar um sistema de aquecimento eletrônico por pastilha de
Peltier (responsável pelo aquecimento). Para tal, ele desenvolveu um circuito capaz de
energizar a pastilha baseado em um comando direto de um operador. Sendo assim, ele
observa a mudança na temperatura a partir de um termômetro doméstico e, quando a
temperatura desejada é atingida, ele desliga o circuito e a pastilha deixa de aquecer.
Esse sistema de controle é conhecido como sistema:
A Em malha fechada
B Em malha aberta
C Redundante
D Não controlável
E Realimentado
A alternativa B está correta.
O sistema especificado depende diretamente de uma ação do operador para seu funcionamento.
Assim, mesmo contando com a ação de um sensor para monitoramento da temperatura, cabe ao
operador realizar a medição da variável e atuar sobre o sistema para que a variável atinja o valor
desejado. Sendo assim, esse sistema é conhecido como sistema de controle em malha aberta.
5/6
Questão 6
Os circuitos digitais são aqueles cujas entradas e saídas podem receber/fornecer apenas
sinais lógicos, ou seja, sinais 0 ou 1. Alguns circuitos especiais são utilizados nas
entradas de controladores e dos circuitos digitais de maneira a evitar que suas entradas
recebam valores intermediários (em vez dos sinais lógicos necessários) e acabem, com
isso, gerando uma instrução indesejável. Um circuito utilizado para garantir que a entrada
do controlador esteja em nível lógico alto até que uma chave seja acionada é conhecido
como:
A Lógico
B Analógico
C Digital
D Pull-down
E Pull-up
A alternativa E está correta.
A configuração pull-up é responsável por garantir que um nível lógico alto seja colocado na entrada
de um controlador em caso de não acionamento de uma entrada. Essa condição evita que o circuito
receba, por engano, uma informação equivocada e produza uma saída indesejada ou incompatível
com o status do processo produtivo.
6/6
Verificando o aprendizado
Questão 1
O circuito de pull-down da figura a seguir deve possuir uma corrente de 2mA percorrendo a
resistência de limitação cada vez que a chave for acionada. O controlador lógico programável
no qual esse circuito foi ligado apresenta uma tensão de entrada de 5Vcc.
Sendo assim, o valor da resistência limitadora utilizada nesse circuito é igual a:
A 1kΩ
B 5kΩ
C 1,5kΩ
D 2,5kΩ
E 2kΩ
A alternativa D está correta.
A resistência limitadora de corrente pode ser determinada pela Lei de Ohm. A tensão da fonte de
alimentação é a mesma tensão da entrada digital do controlador lógico programável, ou seja, 5Vdc. A
corrente de 2mA do circuito deve percorrer a resistência quando a chave for fechada:
Questão 2
Um sistema de ar-condicionado está sendo utilizado para refrigerar uma sala de controle de uma refinaria de
petróleo. Como o circuito de controle do sistema começou a apresentar um problema, o engenheiro
responsável resolveu substituí-lo por um controlador lógico programável. Para tal, ele precisará de um
controlador capaz de receber na entrada as informações de um termostato (que é uma chave de temperatura)
e ligar ou desligar um compressor, capaz de refrigerar o ambiente. Para tal, as entradas e saídas desse
controlador deverão ser:
A Analógica e analógica
B Analógica e digital
C Digital e analógica
D Digital e digital
E De qualquer tipo (analógica ou digital)
A alternativa D está correta.
Um termostato é uma chave de temperatura. Sendo assim, quando uma temperatura, previamente
especificada, é atingida, um contato mecânico se fecha colocando dois terminais elétricos em curto-
circuito. Isso permite que um nível lógico alto ou baixo seja enviado pelo pressostato para um sistema de
controle. Para que um compressor seja ligado ou desligado, um sinal deve ser enviado para um contator
que conectará ou desconectará esse compressor da rede elétrica, fazendo com que ligue ou desligue.
Dessa maneira, um controlador do tipo “digital-digital” é suficiente para colocar esse sistema e
funcionamento.
3. Linguagens de programação e blocos funcionais
Introdução a linguagem de programação
Ladder, FBD e Grafcet
No vídeo a seguir, conheça sobre Linguagens de programação utilizadas em controladores lógicos
programáveis – Ladder, FBD e Grafcet
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Acesse a versão digital para assistir ao vídeo.
Os controladores lógicos programáveis (CLPs) são circuitos utilizados para controle e automatização de
processos industriais e residenciais. Para tal, eles utilizam sensores e atuadores para controlar os sistemas.
Os sensores são responsáveis pela leitura das variáveis do processo, enquanto os atuadores são responsáveis
por agir sobre o processo. Essas ações são integradas por meio de um programa inserido na memória do CLP.
Por sua vez, esse programa pode ser escrito em diferentes linguagens de programação, tais como Ladder,
FBD, Grafcet, entre outras. Cada fabricante oferece um ambiente de programação com uma interface
específica para o usuário de maneira a tornar o ambiente mais agradável para o programador.
Tipos de linguagens de programação
A linguagem Ladder apresenta uma simbologia similar a dos circuitos elétricos, sendo bastante utilizada pelos
programadores. Essa lógica é baseada em relés e contatos elétricos para o acionamento dos circuitos. Por ter
sido a primeira linguagem desenvolvida para programação de controladores lógicos programáveis, é a mais
difundida entre fabricantes de CLPs. Um exemplo de programa em Ladder pode ser visto na imagem a seguir.
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Exemplo de programação em linguagem Ladder.
Os controladores também podem ser programados em blocos funcionais (Function Block Diagram – FBD).
Essa linguagem é fortemente gráfica e se baseia na interligação de blocos com funcionalidades específicas,
tais como portas lógicas, temporizadores, contadores, entre outros. A interligação entre os blocos é feita
como uma linha de fluxo de informação entre os blocos do sistema de controle. Um exemplo de programa em
linguagem FBD pode ser visto na imagem a seguir.
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Exemplo de programação em FBD.
A linguagem de programação Grafcet (também conhecida como Diagrama de Funções Sequenciais– DFS) é
baseada em processos sequenciais, algo bastante útil na programação de projetos de automatização. Sua
lógica se baseia na descrição de todo o sistema em evoluções expressas sequencialmente, ou seja,
decomposto em etapas.
 
Por ser uma lógica facilmente modificável, não depende de conhecimentos especializados em automação ou
eletricidade/eletrônica para seu entendimento. Um exemplo de programação em Grafcet para controle de uma
prensa, por exemplo, pode ser visto na imagem a seguir.
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Linguagem Ladder
A linguagem Ladder é baseada em circuitos elétricos, utilizando a lógica dos contatos elétricos e relés para
acionamento dos circuitos. Os contatos elétricos são as principais variáveis da lógica de programa Ladder,
podendo assumir os status aberto ou fechado. Dessa maneira, o programa nessa linguagem se parece
bastante com um circuito elétrico que, por sua vez, pode incluir diversos blocos funcionais.
 
Originalmente, essa linguagem foi desenvolvida por engenheiros como uma ferramenta acessível para a
programação de controladores. A interface de programação facilita a construção de instruções e tarefas, haja
vista sua similaridade com circuitos elétricos.
Vantagens e desvantagens da linguagem Ladder
Uma vantagem dessa lógica de programação é certamente a simplicidade. O programa é apresentado como
um circuito elétrico, sendo facilmente interpretável por qualquer pessoa que tenha noções de engenharia
elétrica. Como desvantagem, as operações são apenas binárias, ou seja, apenas estados discretos são
possíveis. Dessa maneira, o controle contínuo desaparece. Assim, à medida que o número de relés aumenta, o
circuito fica complexo, difícil de ler, entender e depurar.
Ambiente de programação
O software de programação é o Clic02, cuja interface de abertura do programa pode ser vista na imagem a
seguir.
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Captura de tela de abertura do software Clic02.
O ambiente de programação em Ladder pode ser visto na imagem seguir:
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Captura de tela de programação.
As duas linhas verticais são vistas como o início e o fim da linha de código. Em um paralelo com um circuito
elétrico, a linha vertical da esquerda pode ser vista como a fase da rede elétrica e a linha vertical da direita
pode ser interpretada como o neutro da rede. Sendo assim, o circuito começa na linha da esquerda e termina
na direita.
 
Os comandos de entrada de sinais são selecionados como a letra I seguida de uma sequência alfanumérica (a
quantidade de números depende do modelo do CLP escolhido) e podem ser vistos na imagem a seguir. O tipo
de contato também é selecionado, de acordo com a lógica de programação desejada.
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Captura de tela de comandos de entrada do CLP.
A saída do CLP é selecionada a partir de um contato identificado com a letra Q seguida de uma numeração (a
quantidade de saídas depende do modelo de CLP selecionado), conforme pode ser visto na imagem:
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Captura de tela de comandos de saída do CLP.
A inserção de uma instrução no programa é feita a partir de dois cliques – um para a seleção da instrução no
menu e outro para colocação no programa.
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Captura de tela de inserção de instrução no programa.
A conexão entre instruções é feita a partir da ligação direta entre os comandos, como pode ser visto na
próxima imagem:
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Captura de tela de conexão entre comandos da programação.
A execução do programa, utilizando a tecla Run, mostra que a conexão está ativa a partir da mudança de cor.
Enquanto a entrada não for acionada, a saída não estará acionada, conforme a imagem a seguir:
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Captura de tela de simulação ativa do programa.
Quando a entrada é acionada, caso seja o comando necessário para acionar a saída, os dois mudarão de cor:
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Captura de tela de simulação ativa do programa com entrada ativa.
Conexão ao CLP e transferência do programa
O primeiro passo para a conexão com o CLP consiste em clicar em Operação e na opção Conectar ao CLP.
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Depois, seleciona-se a porta de comunicação onde o cabo de comunicação do controlador está conectado e
clica-se em Conectar, como na figura a seguir.
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A partir desse ponto, o software começará a detectar o CLP.
 
Após a detecção do controlador, o programa poderá ser escrito no controlador. Para isso, seleciona-se a aba
Operação e, em seguida, a opção Escrever.
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Uma alternativa é o atalho da tecla Escrever. 
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Funções e circuitos em Ladder
As variáveis do Clic02, utilizadas para as funções do controlador, são identificadas por símbolos e
quantidades específicas, conforme o quadro a seguir:
  Símbolo Contato Quantidade Faixa válida
Entrada digital I I / i 12 I01 ~ I0C
Saída digital Q Q / q 8 Q01 ~ Q08
Entrada via teclado Z Z / z 4 Z01 ~ Z04
Entrada digital de expansão X X / x 12 X01 ~ X0C
Saída digital de expansão Y Y / y 12 Y01 ~ Y0C
Marcador auxiliar
M M / m 63 M01 ~ M3F
N N / n 63 N01 ~ N3F
Temporizador T T / t 31 T01 ~ T1F
Contador C C / c 31 C01 ~ C1F
RTC R R / r 31 R01 ~ R1F
Comparador G G / g 31 G01 ~ G1F
Tabela: Funções do controlador. 
Raphael de Souza dos Santos.
Contatos da linguagem Ladder
Na linguagem Ladder, as entradas do CLP são, essencialmente, contatos abertos ou fechados. As saídas são
similares às bobinas dos relés eletromecânicos, ligando a saída quando são energizadas. O quadro a seguir
mostra o tipo de contato, sua simbologia na lógica Ladder e o equivalente em contatos elétricos.
Quadro: Linguagem Ladder
Contato aberto
Os contatos abertos apresentam comportamento similar aos contatos de circuitos elétricos, ou seja, fazem
com que a saída permaneça desligada até que sejam pressionados. Dessa maneira, uma lógica simples de
acionamento de uma carga pode ser vista na imagem a seguir:
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Lógica de acionamento de uma carga com contato aberto.
Contato fechado
O contato Ladder fechado mantém a saída energizada, independentemente da condição do contato elétrico
colocado na entrada do CLP:
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Lógica de acionamento de uma carga com contato fechado.
Com um contato normalmente fechado, a carga permanecerá energizada até que o contato seja acionado. É
possível perceber que, utilizando um contato fechado na lógica Ladder, mesmo que um contato aberto seja
colocado na entrada do controlador, a carga permanecerá acionada. Quando o contato for pressionado, a
carga desligará.
Associações de contatos
A utilização de dois ou mais contatos no acionamento de uma carga deve ser inserida na lógica Ladder
carregada no controlador. Contudo, não há diferenciação na conexão dos botões no controlador.
Contatos em série
Dois contatos interligados em série fazem com que, para ligar uma carga, seja necessário seu acionamento
simultâneo. Ou seja, os dois contatos precisam ser pressionados para que a carga seja energizada. A imagem
a seguir mostra a interligação de dois contatos em série:Conteúdo interativo
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Associação de contatos em série.
É possível notar que, no circuito elétrico, os dois contatos são ligados em série com a carga. A mesma lógica é
adotada para a programação em Ladder. Entretanto, é possível notar que, na conexão com o CLP, os dois
contatos são ligados de forma independente, cada um em uma entrada distinta. Isso deixa claro que o
programa inserido no controlador é que será responsável por definir o comportamento dos dois botões e da
carga. Para modificar a lógica de série para paralelo, por exemplo, seria necessário apenas alterar a lógica e
não a ligação com o controlador.
Circuitos com autorretenção e prioridade
Os circuitos com autorretenção são aqueles que permitem que uma saída se mantenha ligada mesmo quando
a entrada é removida (desligada). Em condições normais, uma saída permaneceria ligada apenas durante o
período em que a entrada permanecesse acionada. Veja a imagem a seguir.
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Acionamento de uma carga por um contato aberto.
Em algumas situações, mesmo após a entrada ser desconectada, é desejável que a saída permaneça ligada.
Para isso, utiliza-se um contato auxiliar em uma configuração conhecida como selo.
Contato de selo
O contato por selo é bastante utilizado em circuitos elétricos que utilizam botões com retorno por mola. Nesse
tipo de circuito, um contato auxiliar é utilizado de maneira a permitir o by-pass do botão utilizado para ligar a
carga. O circuito elétrico de um contato de selo pode ser visto na imagem a seguir:
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Circuito elétrico de um contato por selo.
Em um controlador, para realizar essa configuração, não é necessária nenhuma ligação especial. Apenas a
programação precisa contemplar a lógica de retenção (selo), como na próxima imagem:
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Contato com autorretenção.
É possível observar que o contato I0.1 é responsável por acionar a carga virtual M0.1. Essa carga não existe
fisicamente, sendo responsável apenas por acionar o contato auxiliar M0.1, responsável pelo by-pass do
contato I0.1. O acionamento de I0.1 também é responsável por ligar a carga Q0.1. Contudo, na imagem a seguir,
é possível notar que, mesmo quando a entrada I0.1 é desligada, a carga Q0.1 permanecerá ligada. Isso só
ocorre devido ao by-pass promovido pelo contato auxiliar. Para desligar esse circuito, é necessário o
acionamento do comando i0.2, que funciona como um comando para desligar o circuito, cortando a
energização do contato auxiliar.
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Desligamento de um circuito com contato por retenção.
Sistema de intertravamento
Os circuitos de intertravamento e segurança são fundamentais para evitar o acionamento simultâneo de
cargas, quando o acionamento for considerado inviável (ou inaceitável) para o funcionamento seguro do
circuito.
 
No circuito da imagem a seguir, é possível observar que as cargas Q0.1 e Q0.2 não podem ser acionadas
simultaneamente:
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Circuito com intertravamento.
É possível observar na linha 001 que o acionamento da carga Q0.1 é realizado por meio do acionamento do
botão I0.1. Entretanto, isso só é possível se a carga Q0.2 não estiver acionada.
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Acionamento de um circuito com intertravamento.
De maneira similar, o acionamento da carga Q0.2 não será acionada enquanto a carga Q0.1 estiver ligada. Isso
se deve pela presença do contato auxiliar q0.1 na linha de comando do botão I0.2, como pode ser visto na
imagem a seguir:
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Carga com intertravamento ativo.
Com a desenergização da carga Q0.1, a carga Q0.2 fica novamente liberada para ser energizada:
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Carga com intertravamento desativado.
Equações lógicas dos diagramas em Ladder
Os diagramas em Ladder podem ser escritos como equações lógicas utilizando funções do tipo OU (+) e E (.).
Assim, quando o acionamento simultâneo de dois contatos é necessário para acionar uma carga, dizemos que
sua lógica é a de uma função E:
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abaixo.
Captura de tela interface do bloco temporizador do
Clic02.
Q01 = I01 . I02
No caso do circuito com uma lógica paralela, em que um ou outro contato aciona a carga, a lógica é de uma
função do tipo OU:
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Q01 = I01 + I02
Blocos temporizadores
Os blocos temporizadores são utilizados para promover atrasos na energização ou na desenergização de
cargas mesmo quando os contatos para ligar ou desligar são pressionados. Esses atrasos são inseridos no
ajuste do parâmetro tempo no bloco temporizados do programa.
 
O bloco de um temporizador no Clicl02 possui a interface da imagem a seguir.
1. Define o número do temporizador do controlador que se
deseja utilizar.
2. Modo de operação do temporizador: retardo na
energização, retardo na desenergização, retardo na
energização com reset, oscilador, entre outras opções.
3. Base de tempo: 0,01 segundo, 0,1 segundo, 1 segundo ou
1 minuto.
4. Valor atual do temporizador (depois que a contagem for
iniciada).
 
5. Valor desejado do temporizador: até que valor ele contará o tempo antes de atuar.
 
6. Contato de reset: responsável por zerar a contagem.
Retardo na energização
Esse tipo de configuração define um atraso no acionamento da saída, mesmo após a energização da entrada,
conforme a imagem a seguir:
Conteúdo interativo
Acesse a versão digital para ver mais detalhes da imagem
abaixo.
O tempo de atraso t é definido no campo 5.
O tempo de atraso t é definido no campo 5.
Retardo na desenergização
De maneira similar, o retardo na desenergização é aquele que promove um atraso (delay) entre o comando e a
resposta do controlador.
Conteúdo interativo
Acesse a versão digital para ver mais detalhes da imagem
abaixo.
Temporizador com retardo na desenergização.
É possível perceber que, após a entrada ser desligada, inicia-se uma contagem de tempo até que a carga seja
efetivamente desligada. Esse tempo t é definido no campo 5.
Acionamentos integrados com CLP, inversores e comandos eletromecânicos
Em alguns casos, o controlador pode ser necessário não apenas para ligar ou desligar uma bomba ou um
motor, mas também para promover um controle automático da velocidade e do torque desses dispositivos.
Para que isso seja possível, é fundamental a troca de dados entre o controlador e um inversor de frequência,
que é o equipamento utilizado para controle de velocidade de motores.
 
O controlador precisa obter dados do inversor que permitam determinar sua situação (seu status), tais como:
 
Seu modo de operação (local ou remoto).
 
Se o motor está ligado ou desligado.
 
Se o sistema apresentou alguma falha.
 
No entanto, o controlador precisa enviar ao inversor informações como: comandos para ligar ou desligar e a
velocidade de referência.
 
Essa troca de dados é realizada diretamente entre o inversor e o controlador, por meio de entradas digitais do
controlador (modo de operação; ligado/desligado e falha) e saídas analógicas (velocidade) e digitais (ligar/
desligar). A partir dessa troca de dados é possível realizar essa integração.
Conteúdo interativo
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abaixo.
Integração entre um controlador e um inversor de frequência.
Em outras situações, alguns cuidados específicos precisam ser adotados para proteger os terminais do
controlador. Por exemplo,no caso de acionamento de cargas fortemente indutivas (relés, motores, entre
outros) utilizando-se tensões DC, diretamente através dos terminais do controlador, é necessário adotar um 
diodo em antiparalelo com a carga indutiva de maneira a reduzir os efeitos elétricos gerados pelo
chaveamento do indutor. Essa medida ajudará a preservar a saída do controlador.
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Diodo em antiparalelo com um motor DC.
Contudo, no caso de cargas altamente indutivas alimentadas por fontes CA, verifica-se a necessidade de
utilização de um circuito resistivo e capacitivo (RC) em paralelo com a carga indutiva. Esse conjunto RC
elimina os efeitos transientes de corrente no caso de chaveamento da tensão de alimentação na carga.
Circuito RC em paralelo com um motor CA.
Estudo de caso
Um engenheiro resolveu desenvolver um sistema para controle de uma válvula solenoide utilizando um
controlador e um botão normalmente aberto (com retorno por mola). Ao programar o controlador com a
linguagem Ladder, para fazer o acionamento dessa válvula, por comando direto, o engenheiro desenvolveu a
linha apresentada na figura a seguir. Observando a programação, qual é a lógica da programação salva no
controlador?
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abaixo.
Chave de resposta
Observando a linha 001 do código, é possível notar que um contato normalmente fechado foi utilizado no
acionamento da carga Q0.1. Isso significa que, enquanto o botão não for acionado, o contato estará
fechado e a carga acionada.
Contudo, quando o botão for acionado, a carga será desligada, comportamento que pode ser visto no
quadro a seguir:
Botão Carga
Acionado Desligada
Não acionado Ligada
Assim, é possível concluir que a linha de código criada pelo engenheiro apresenta uma lógica inversora, ou
seja, quando o botão é acionado a carga é desligada; e enquanto o botão não for acionado a carga
permanecerá ligada.
Quizz
Hora do Quiz!
Vamos testar seus conhecimentos até aqui!
Responda as perguntas a seguir e no final confira o resultado!
Questão 1
Considerando as linguagens de programação utilizadas em controladores lógicos programáveis e
citadas neste módulo, cada uma apresenta suas particularidades, vantagens e desvantagens. Para um
engenheiro com fortes conhecimentos de circuitos elétricos e contatos elétricos, é natural que ele
apresente maior facilidade de programação e compreensão dos códigos com a linguagem:
A Grafcet
B FBD
C Digital
D Gráfica
E Ladder
A alternativa E está correta.
A linguagem Ladder apresenta forte similaridade com a simbologia dos contatos elétricos e circuitos
elétricos. Isso se deve, essencialmente, por ter sido a primeira linguagem desenvolvida para uso com
controladores, seguindo a substituição dos painéis elétricos com base em relés, utilizados para
acionamento antes dos controladores.
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Questão 2
Ao conectar uma chave de nível e um botão normalmente aberto nas entradas digitais, i0.2 e I0.1,
respectivamente, de um controlador para fazer o acionamento de uma bomba, um engenheiro elaborou
o seguinte código que foi carregado na memória do controlador:
É seguro afirmar que, quando a chave de nível (i0.2) for acionada, a bomba:
A Não ligará independentemente do botão (I0.1).
B Ligará independentemente do botão (I0.1).
C Ligará somente se o botão (I0.1) não estiver acionado.
D Ligará somente se o botão (I0.1) estiver acionado.
E Não ligará somente se o botão (I0.1) estiver acionado.
A alternativa A está correta.
É possível observar que a chave de nível e o botão estão ligados em série com a bomba pela lógica
de programação do engenheiro. Sendo assim, os dois precisam estar devidamente ligados para que a
carga seja energizada. Como a chave de nível foi inserida como um comando normalmente fechado,
ao acionar a chave fisicamente, o contato se abre e a linha de código é interrompida. Dessa maneira,
independentemente do acionamento do botão, a carga não será energizada.
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Questão 3
Dois operadores foram selecionados para ser responsáveis pelo acionamento de uma bomba para
encher um tanque de óleo diesel. A lógica desenvolvida é apresentada na figura a seguir, onde cada
operador tem um comando normalmente aberto em seu painel de controle:
Observando o código do programa do controlador, é possível afirmar que:
A O operador do botão I0.1 pode inibir o acionamento do operador I0.2.
B Nenhum operador pode inibir o acionamento pelo outro.
C O operador do botão I0.2 pode inibir o acionamento do operador I0.1.
D O acionamento simultâneo da bomba não é possível.
E O acionamento da bomba só pode ser realizado com o acionamento simultâneo dos
operadores.
A alternativa B está correta.
Observando o código inserido no controlador, é possível observar que os comandos dos operadores
estão ligados em paralelo. Sendo assim, é possível acionar a bomba a partir de qualquer um dos
comandos, independentemente de o outro comando ter sido acionado ou não.
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Questão 4
Uma bomba de combustível possui uma chave de pressão para limitar o nível de
combustível dentro do tanque. Dessa maneira, quando a chave desarma, mesmo que o
frentista continue apertando o gatilho da bomba para colocar mais combustível no
tanque, a bomba não ligará. Seguindo essa lógica, é possível afirmar que uma
programação possível, considerando que os dois comandos (chave de nível e botão) são
contatos normalmente abertos e estão ligados nas entradas digitais de um controlador,
seria:
A Dois contatos normalmente abertos em série.
B Dois contatos normalmente fechados em série.
C Um contato aberto e um normalmente fechado em série.
D Dois contatos normalmente fechados em paralelo.
E Dois contatos normalmente abertos em paralelo.
A alternativa C está correta.
A única opção possível é a utilização de um contato aberto para o botão do frentista, de tal maneira
que o comando só seja ligado quando ele apertar o botão e um contato normalmente fechado para a
chave de nível. O contato da chave de nível precisa ser normalmente fechado, tendo em vista que
existe a necessidade de que o contato seja aberto quando a chave for acionada, ou seja, a lógica da
chave de nível precisa ser invertida para o controlador.
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Questão 5
Alguns sinais de trânsito (semáforos) são equipados com botões de pedestres. Esses
botões são utilizados para que o pedestre solicite a travessia do sinal. Dessa maneira,
quando um pedestre aciona esse botão, o controlador do sinal recebe um sinal digital e,
após alguns segundos, o sinal para carros recebe um comando para fechar e o sinal de
pedestres um comando para abrir. Sendo assim, é possível considerar que esse código
inserido no controlador possui:
A Apenas um contato aberto
B Apenas um contato fechado
C Um contato aberto e um temporizador com retardo na energização
D Um contato aberto e um temporizador com retardo na desenergização
E Um contato fechado e um temporizador com retardo na desenergização
A alternativa C está correta.
O sinal de trânsito ou semáforo possui um controlador que recebe os sinais enviados pelo botão de
pedestres. Quando o botão é pressionado, um sinal digital é enviado ao controlador para fazer com
que um temporizador com retardo na energização receba um sinal e inicie a contagem de tempo pré-
ajustado para o sinal fechar. Assim, ao término da contagem, um sinal é enviado aos circuitos
responsáveis por acender o sinal vermelho para os carros e o sinal verde para os pedestres.
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Questão 6
As portas lógicas são circuitos digitais que operam com um ou mais sinais lógicos de
entrada e produzem uma ou mais saídas lógicas, dependendo do circuito desenvolvido.
Com as portas lógicas é possível desenvolver circuitos digitais como somadores, meio
somadores, unidades lógicas e aritméticas, memórias, flip-flops, divisores de frequência,
entre outros. Com esses circuitos digitais, também é possível programar controladores e
relés programáveis por meio de uma linguagem de programação denominada:
A Gráfica
B Grafcet
C Digital
D FBD
ELadder
A alternativa D está correta.
A programação em diagrama de blocos de função (FBD) é uma linguagem de programação gráfica
bastante utilizada em CLPs. A lógica de programação é baseada em fluxos de sinais entre os
elementos do diagrama que são, essencialmente, blocos de instrução como portas lógicas,
temporizadores, contadores, entre outros.
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Verificando o aprendizado
Questão 1
O circuito da figura a seguir foi desenvolvido para controlar o sentido de rotação de um motor.
Para isso, duas linhas de comando foram desenvolvidas.
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abaixo.
A linha 1 com o relé M01 corresponde à rotação no sentido horário e a linha 2 com o relé M02
corresponde à rotação no sentido anti-horário. Sendo assim, observando o circuito, é possível
concluir que:
A O botão I01 promove a rotação no sentido horário sem afetar a linha 2.
B O botão I01 promove a rotação no sentido anti-horário sem afetar a linha 2.
C O botão I01 promove a rotação no sentido horário e desliga o acionamento do motor no sentido anti-
horário, caso esteja ligado.
D O botão I02 promove a rotação no sentido anti-horário sem afetar a linha 1.
E O botão I02 promove a rotação no sentido horário sem afetar a linha 1.
A alternativa C está correta.
A linha de comando 1 permite que o contato I01 acione o relé M01. Mas isso só ocorrerá se o contato I02
não estiver acionado. Também é interessante notar que o contato auxiliar M01 manterá a linha energizada,
mesmo quando o contato I01 não estiver mais acionado. Também é importante notar que o contato I01, ao
ser acionado, desliga o relé M02, caso este esteja ligado. Dessa maneira, o acionamento simultâneo dos
relés não é possível.
Questão 2
Um circuito para acionamento de um motor (carga indutiva) com uma fonte de corrente contínua é acionado a
partir de um controlador lógico programável por meio de suas saídas digitais. Entretanto, o engenheiro
projetista definiu que, para proteção do contato de saída do controlador, é necessário colocar um:
A Disjuntor em antiparalelo com o motor
B Disjuntor em paralelo com o motor
C Disjuntor em série com o motor
D Um circuito RC em paralelo com o motor
E Um circuito RC em série com o motor
A alternativa A está correta.
O acionamento de um motor é uma ação que demanda cuidados. Devido à inércia de corrente das cargas
altamente indutivas, um pico de corrente é esperado cada vez que uma carga indutiva é ligada ou
desligada. Assim, é fundamental a adoção de circuitos de proteção para preservação dos controladores e
circuitos utilizados no acionamento das cargas indutivas. Uma opção bastante utilizada é a instalação de
diodos em antiparalelo com o motor, de maneira a permitir que a corrente excedente utilize o diodo como
fuga e não danifique o circuito.
4. Conclusão
Considerações finais
Neste conteúdo, tivemos contato com definições de conhecimentos que nos permitem entender e descrever
como procede o funcionamento dos controladores lógicos programáveis e as principais características dos
CLPs, considerando os requisitos funcionais dos controladores lógicos programáveis e suas arquiteturas, o
que nos facilita a escolha para as aplicações específicas pretendidas.
 
Verificamos para que serve e como podemos utilizar os diagramas em blocos genéricos da estrutura de uma
lógica de controle e quais são as principais linguagens de programação dos controladores, e, por fim,
apresentamos a aplicação de todo esse conhecimento em circuitos de: autorretenção, intertravamento e
temporizados além dos acionamentos de cargas indutivas com controladores lógicos programáveis também.
 
Todo o conteúdo apresentado é de extrema importância, pois os circuitos elétricos e eletrônicos estão ficando
ainda mais inteligentes, com o objetivo de economizar cada vez mais energia, e permitir que seja possível
cada vez menos o ser humano interagir diretamente com eles, com a finalidade de evitar riscos. Tais
considerações são altamente relevantes para o conceito de indústria 4.0.
Podcast
Agora, o professor Raphael de Souza dos Santos fará um resumo sobre o conteúdo abordado.
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Explore+
Para saber mais sobre relés eletromecânicos, antecessores dos controladores lógicos programáveis,
leia o artigo Uma breve história dos relés, de Amauri Oliveira.
 
Compreenda mais sobre o mundo dos controladores lógicos lendo o artigo Desenvolvimento,
automação e desempenho de um consolidômetro com interface homem-máquina.
Referências
BIGNELL, J. W.; DONOVAN, R. L. Eletrônica digital. São Paulo: Makron Books, 1994.
 
BOLTON, W. Engenharia de controle. São Paulo: Makron Books, 1995.
 
GÊNOVA, R. C. de C. Manual de comandos elétricos. Fortaleza: CEFET, out. 2004.
 
MEDEIROS JÚNIOR, J.; MAFRA, M. A. Manual de utilização de controladores lógicos programáveis – SIMATIC
S7-200, 2003.
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• 
 
OGATA, K. Engenharia de controle moderno. Rio de Janeiro: LTC, 1998.
 
OSBORNE, A. Microprocessadores. São Paulo: McGraw-Hill, 2007.
 
SIEMENS. Simatic. S7-200 Programmable Controller – Quick Start (Primer). Nuernberg: Siemens, 2008.
 
SILVA, M. E. Curso de comandos elétricos. Piracicaba, SP: FUMEP, 2006.
	Controladores Lógicos Progamáveis (CLP)
	1. Itens iniciais
	Propósito
	Preparação
	Objetivos
	Introdução
	Conteúdo interativo
	1. Princípios e características de um CLP
	O controlador lógico programável (CLP) na automação
	Arquitetura básica
	Conteúdo interativo
	Perspectiva histórica
	Atenção
	Requisitos de hardware
	Conteúdo interativo
	Arquitetura básica do CLP
	Conteúdo interativo
	Memórias do tipo ROM
	Memórias do tipo PROM
	Memórias do tipo EPROM
	Memórias do tipo EAROM
	Estudo de caso
	Quizz
	Todo controlador lógico programável possui um programa interno, responsável pela execução de sua rotina fundamental. Esse programa é gravado em uma memória, ainda na fábrica, e permanece guardado durante toda a vida útil do controlador. O tipo de memória mais indicado para esse programa é do tipo:
	Em um sistema manual de controle de nível de um tanque, cabe ao operador observar o nível do fluido dentro do tanque e fazer com que pare de encher. Essa ação realizada pelo operador é feita através de um(a):
	A automatização dos processos industriais representou um avanço significativo nas indústrias, permitindo sua adaptação aos novos processos produtivos e sua flexibilização, ante a globalização e as demandas cada vez maiores por produtos padronizados e de baixo custo. O sucesso da automatização industrial teve como um dos elementos principais os controladores lógicos programáveis. Um CLP para realizar uma ação de controle deve receber as informações dos processos advindas de um(a):
	Quando uma grandeza física precisa ser controlada de maneira autônoma por um sistema, um controlador é um dispositivo essencial para esse processo. Quando implementamos uma lógica de controle capaz de tornar o sistema independente do operador chamamos de controle:
	Assinale a alternativa a seguir que não corresponde a uma vantagem no uso de controladores lógico programáveis.
	Verificando o aprendizado
	2. Estrutura funcional
	Introdução a automatização
	Estrutura em blocos
	Conteúdo interativo
	Diagrama em blocos genérico
	Conteúdo interativo
	Curiosidade
	Conteúdo interativo
	Vale destacar que, caso necessário, o operador pode interferir na ação do controlador promovendo alterações nos parâmetros ou realizando alguma ação manual direta.
	Atenção
	Unidades de I/O digital e analógica
	Entradas e saídas digitais
	Circuito pull-up
	Circuito pull-down
	Cálculo das resistências de pull-up e pull-down
	Entradas e saídas analógicas
	Estudo de caso
	Quizz
	A automatização de um processo possibilita a melhoria do processo produtivo e a padronização, além de permitir uma flexibilização do sistema, possibilitando que atue de forma autônoma. A parte do sistema de controle automático que permite a percepção de alterações nas variáveis do processo e que realiza o repasse