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Automação 
Industrial
Agnaldo A. Vieira
APRESENTAÇÃO
É com satisfação que a Unisa Digital oferece a você, aluno(a), esta apostila de Automação Industrial, 
parte integrante de um conjunto de materiais de pesquisa voltado ao aprendizado dinâmico e autôno-
mo que a educação a distância exige. O principal objetivo desta apostila é propiciar aos(às) alunos(as) 
uma apresentação do conteúdo básico da disciplina.
A Unisa Digital oferece outras formas de solidificar seu aprendizado, por meio de recursos multidis-
ciplinares, como chats, fóruns, aulas web, material de apoio e e-mail.
Para enriquecer o seu aprendizado, você ainda pode contar com a Biblioteca Virtual: www.unisa.br, 
a Biblioteca Central da Unisa, juntamente às bibliotecas setoriais, que fornecem acervo digital e impresso, 
bem como acesso a redes de informação e documentação.
Nesse contexto, os recursos disponíveis e necessários para apoiá-lo(a) no seu estudo são o suple-
mento que a Unisa Digital oferece, tornando seu aprendizado eficiente e prazeroso, concorrendo para 
uma formação completa, na qual o conteúdo aprendido influencia sua vida profissional e pessoal.
A Unisa Digital é assim para você: Universidade a qualquer hora e em qualquer lugar!
Unisa Digital
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ............................................................................................................................................... 5
1 ASPECTOS HISTÓRICOS E EVOLUÇÃO ................................................................................... 7
1.1 Introdução ..........................................................................................................................................................................7
1.2 Automação .........................................................................................................................................................................8
1.3 Partes que Compõem Uma Automação .................................................................................................................9
1.4 Níveis .................................................................................................................................................................................13
1.5 Arquitetura da Automação Industrial ...................................................................................................................14
1.6 Áreas da Automação ...................................................................................................................................................15
1.7 Conceito de Automação ............................................................................................................................................16
1.8 Funções ............................................................................................................................................................................18
1.9 O Mercado Atual da Automação no Brasil ..........................................................................................................18
1.10 Atividades Propostas ................................................................................................................................................19
2 MANUFATURA ....................................................................................................................................... 21
2.1 Introdução .......................................................................................................................................................................21
2.2 Classificação ...................................................................................................................................................................23
2.3 Sistema de Manufatura Celular ...............................................................................................................................23
2.4 Sistema Flexível de Manufatura ..............................................................................................................................24
2.5 Programa de Qualidade ............................................................................................................................................24
2.6 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................25
3 SISTEMAS DE CONTROLE .............................................................................................................. 27
3.1 Introdução .......................................................................................................................................................................27
3.2 Histórico ...........................................................................................................................................................................28
3.3 Definição de Sistemas de Controle ........................................................................................................................29
3.4 Vantagens dos Sistemas de Controle ....................................................................................................................29
3.5 Configurações dos Sistemas.....................................................................................................................................30
3.6 Principal Elemento de um Sistema de Controle Industrial ...........................................................................32
3.7 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................33
4 CLPs ............................................................................................................................................................... 35
4.1 Introdução .......................................................................................................................................................................35
4.2 Histórico ...........................................................................................................................................................................35
4.3 Principais Características ...........................................................................................................................................37
4.4 Arquitetura ......................................................................................................................................................................37
4.5 Especificações ................................................................................................................................................................38
4.6 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................40
5 ANÁLISE DE SISTEMAS ROBÓTICOS ...................................................................................... 41
5.1 Introdução .......................................................................................................................................................................41
5.2 Anatomia de um Robô e Atributos Relacionados ............................................................................................42
5.3 Sistema de Movimentação das Articulações .....................................................................................................42
5.4 Sistema de Controle de Robôs ................................................................................................................................43
5.5 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................446 PROGRAMAÇÃO .................................................................................................................................. 45
6.1 Introdução .......................................................................................................................................................................45
6.2 Análise das Linguagens de Programação ...........................................................................................................45
6.3 Dispositivo de Programação ....................................................................................................................................46
6.4 Atividades Propostas ...................................................................................................................................................47
RESPOSTAS COMENTADAS DAS ATIVIDADES PROPOSTAS ..................................... 49
REFERÊNCIAS ............................................................................................................................................. 55
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INTRODUÇÃO
Caro(a) aluno(a),
O processo de automação em diversos setores da atividade humana trouxe uma série de benefícios 
à sociedade. A automação geralmente reduz custos, aumenta a produtividade no trabalho e pode livrar 
os trabalhadores de atividades monótonas, repetitivas ou mesmo perigosas.
Esta apostila tem o objetivo de proporcionar aos estudantes de Engenharia um conhecimento ini-
cial e básico sobre a automação industrial – inicial porque o universo da automação se expande em alta 
velocidade, devido principalmente aos avanços da microeletrônica, eletrônica de potência e informática; 
e básico porque essa área do conhecimento é ampla, existindo muitas facetas, campos de atuação e 
formas de intervenção. Dessa maneira, não se pretende com esta apostila esgotar o assunto; na ver-
dade, pretende-se desenvolver a curiosidade dos estudantes de buscar o aprofundamento no tema e, 
finalmente, convidar os futuros engenheiros a atuar com competência e determinação nas questões de 
automação industrial nas organizações em que possam vir a exercer o seu ofício. 
Espera-se que esta apostila seja um importante instrumento de apoio ao estudo e à aprendizagem 
dos fatores e elementos constituintes da automação industrial e que assim você possa ampliar seus co-
nhecimentos.
 Bom trabalho!
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ASPECTOS HISTÓRICOS E EVOLUÇÃO1
Caro(a) aluno(a),
Neste capítulo, estudaremos a história da 
automação industrial e seus principais compo-
nentes. Vamos acompanhar?
1.1 Introdução
As primeiras formas de automação deram-
-se nas indústrias de processo, por meio das me-
diações elétrica e pneumática, com o desenvol-
vimento de equipamentos de controle. Com o 
surgimento da máquina de comando numérico, 
em 1949/1950, a palavra ‘automação’ ganhou mais 
relevância. Essa máquina foi criada com capaci-
dade para realizar certas operações previamen-
te programadas sem a intervenção direta de um 
operador, abrindo perspectivas para profundas 
mudanças na produção industrial.
As primeiras máquinas automáticas foram 
construídas por sistemas de comando ligados por 
fios elétricos e formados por circuitos com válvu-
las eletrônicas a vácuo, entre outros componentes. 
Com a evolução tecnológica dos materiais e com-
ponentes, consequentemente houve um avanço 
nas máquinas de controle numérico, sendo os 
componentes e válvulas substituídos por transis-
tores e os fios, por placas de circuitos integrados. 
No entanto, a ligação do sistema de comando 
ainda era feita de forma rígida, por meio da fiação 
com a máquina. Esse foi a próximo passo: a subs-
tituição de todo esse sistema pelo computador, 
tornando-o versátil, sofisticado e revolucionário.
O Comando Numérico Computadorizado 
(CNC) é definido como o uso do computador para 
comandar o caminho da ferramenta cortante de 
uma máquina operatriz, fazendo isso com alta 
precisão no produto final e alta repetibilidade 
com um mesmo programa, tudo isso associado 
diretamente com o projeto assistido por compu-
tador (Computer-Aided Design – CAD), permitindo 
realizar o produto diretamente a partir do projeto.
A princípio, essas máquinas tinham alto cus-
to e exigiam manutenções permanentes, além de 
custosas, o que fez com que não fossem bem rece-
bidas. Essa concepção mudou com a evolução das 
máquinas de CNC, que assumiram características 
próprias, com seu desempenho incluindo a pos-
sibilidade de mudanças de operações conforme 
o programa, a troca automática de ferramentas e 
outros acessórios, a capacidade de executar tare-
fas recebidas por meio de linhas de transmissão e 
de armazenar as informações, propiciando ganho 
de produtividade por conta da redução de tempo 
e da melhoria da qualidade, suprindo e/ou redu-
zindo trabalhos antes necessários para a prepara-
ção e o posicionamento da ferramenta e da peça, 
além das paradas intermediárias para medições 
ou comparações. Com essa flexibilidade das má-
quinas e a comunicação estabelecida entre elas, 
foi criado um sistema de produção altamente in-
tegrado.
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A palavra ‘automation’ foi inventada pelo 
marketing da indústria de equipamentos, na 
década de 1960, que buscava enfatizar a parti-
cipação do computador no controle automáti-
co industrial. Hoje, entende-se por automação 
qualquer sistema apoiado em computadores que 
substitua o trabalho humano em favor da segu-
rança das pessoas, da qualidade dos produtos, 
da rapidez da produção ou da redução de custos, 
assim aperfeiçoando os complexos objetivos das 
indústrias e dos serviços.
1.2 Automação
A automação decorre de necessidades, tais 
como: maior nível de qualidade, maior flexibilida-
de de modelos para o mercado, redução do tem-
po e custo do trabalho, maior segurança pública 
e dos operários, melhoria do ambiente de traba-
lho, menores perdas de materiais e de energia, 
mais disponibilidade e qualidade das informa-
ções sobre o processo e melhor planejamento e 
controle da produção. Ela envolve a implantação 
de sistemas interligados e assistidos por redes de 
comunicação, compreendendo sistemas supervi-
sórios e interfaces homem-máquina que possam 
auxiliar os operadores no exercício da supervisão 
e análise dos problemas que possam vir a ocorrer.
Figura 1 – Evolução da automação.
Fonte: www.ebah.com.br.
Uma grande vantagem de utilizar esse sis-
tema é a possibilidade de expansão utilizando 
recursos de fácil acesso, sendo de extrema impor-
tância, para tornar a automação industrial uma 
realidade presente, os Controladores Lógicos Pro-
gramáveis (CLPs).
Na visita a uma instalação automatizada, é 
difícil distinguir as contribuições da engenharia, 
tanto a de controle dinâmico quanto a de con-
trole lógico; o que vemos são computadores de 
interface homem-máquina, cabos de sinal e de 
energia e componentes físicos do processo, tais 
como: motores, válvulas, tubulações, veículos, 
tanques etc. Há uma combinação de dois tipos de 
controle na automação, numa proporção infinita-
mente variável; no entanto, o desafio maior da en-
genharia parece ser implementar com segurança 
todas as necessidades de controle dinâmico, de 
controle lógico e de comunicação digital.
Automação Industrial
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A operação fundamental dos sistemas auto-
máticos é transformar um sinal elétrico, hidráulico 
ou pneumático em outra grandeza física, que ge-
ralmente é um deslocamento mecânico. A opera-
ção que representa o último anel dessa sequên-
cia é executada por atuadores, que podem ser do 
tipo:
ƒƒ elétrico;
ƒƒ hidráulico;
ƒƒ pneumático; 
ƒƒ mecânico.
Do tipo elétrico, fazem parte:
ƒƒ eletroímã (solenoides);
ƒƒ motoresde corrente contínua;
ƒƒ motores brushless;
ƒƒ motores de passo (step motors);
ƒƒ motores lineares (usados no campo da 
robótica);
ƒƒ motores de indução.
Saiba maisSaiba mais
Os motores assíncronos ou de indução encon-
traram amplo espaço na automação nos últimos 
anos, quando seu acionamento (encaminha-
mento progressivo, freamento, regulação de ve-
locidade) se tornou competitivo em relação aos 
motores de corrente contínua.
Pode-se transmitir a potência por meio do 
redutor de velocidade acoplado ao motor. Esse 
conjunto formado por motor e redutor de veloci-
dade é denominado motorredutor.
1.3 Partes que Compõem Uma Automação
Figura 2 – Motor assíncrono.
Fonte: www.ebah.com.br.
Os atuadores do tipo hidráulico ou pneu-
mático estão presentes na automação para le-
vantar, mover, bloquear e posicionar vários ele-
mentos. A diferença entre os cilindros hidráulicos 
e pneumáticos é basicamente o tipo de fluido 
utilizado e a potência de acionamento: potência 
elevada e baixa velocidade nos cilindros hidráuli-
cos e potência reduzida e velocidade elevada nos 
cilindros hidráulicos.
Os cilindros podem ser classificados em 
duas categorias:
ƒƒ cilindros de simples efeito (entrada do 
fluido em uma só direção);
ƒƒ cilindros de duplo efeito (entrada do 
fluido em duas direções).
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Figura 3 – Cilindro hidráulico de simples efeito.
Fonte: www.ebah.com.br.
Dispositivos Detectores
São componentes que detectam as infor-
mações necessárias no andamento do processo 
automatizado. Os dispositivos de detecção po-
dem ser divididos em duas grandes categorias:
ƒƒ o tipo digital, cuja saída é on/off. Neste 
tipo, a interligação da saída de um es-
tado para outro é verificada quando a 
grandeza física na entrada ultrapassa 
um determinado valor definido. Por 
exemplo, a fotocélula, baseada na pre-
sença ou ausência de um sinal lumino-
so, abre ou fecha um circuito. Este tipo 
de detector é geralmente chamado 
sensor; 
ƒƒ o tipo analógico transforma o valor da 
grandeza física na entrada em um sinal 
elétrico ou pneumático proporcional 
ao valor da grandeza física. Este tipo de 
detector é geralmente chamado trans-
dutor.
Há vários tipos de transdutor e sensor pre-
sentes no mercado, tais como:
ƒƒ chave de posição mecânica (fim de cur-
so);
ƒƒ sensores ópticos;
ƒƒ sensores de proximidade;
ƒƒ transdutores de força, pressão e tempe-
ratura;
ƒƒ potenciômetro;
ƒƒ indicador de nível de líquido.
Figura 4 – Chave de posição mecânica (fim de curso).
Fonte: www.siemens.com.br.
Interface Homem-Máquina
O diálogo entre homem e máquina pode 
ser dividido em dois blocos principais:
1. órgão de comando e sinalização do 
tipo tradicional, em que há os seguin-
tes dispositivos:
ƒƒ chaves seletoras;
ƒƒ chaves digitais;
ƒƒ botoeiras; 
ƒƒ indicadores luminosos;
ƒƒ displays;
2. terminal de gestão: usado quando se 
quer verificar de maneira mais abran-
gente e detalhada o sistema controla-
do. 
ƒƒ Painel Operador (OP): também cha-
mado Human Machine Interface 
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(HMI), é um dispositivo de diferen-
tes tamanhos e complexidade, ge-
ralmente possuindo tela de cristal 
líquido e um conjunto de teclas para 
navegação de tipos virtuais. É con-
figurado por um programa e possui 
construção robusta bem protegida, 
de acordo com as tabelas interna-
cionais de grau de proteção.
ƒƒ Terminal de gestão com monitor: é 
um terminal de diálogo com com-
putador dotado de programas su-
pervisores específicos para controle 
de quantidades elevadas de variá-
veis de processo.
Figura 5 – Interface homem-máquina.
Fonte: www.siemens.com.br.
Elaboração e Transmissão de Dados
É constituído de computadores, CLPs e mi-
croprocessadores com placas dedicadas. Sua ta-
refa é supervisionar o sistema por meio das infor-
mações que chegam aos sensores, com base em 
um programa previamente elaborado. Em insta-
lações automatizadas de pequeno e médio por-
te, a utilização de computadores para supervisão 
está crescendo graças a soluções de hardware e 
software simples e a custo acessível. Atualmente, 
os programas supervisores são chamados Super-
visory Control and Data Acquisition (SCADA). É pre-
ciso que o sistema de elaboração se comunique 
com os dispositivos de controle ou com compu-
tadores de vários níveis para ser capaz de supervi-
sionar uma máquina na linha de produção ou um 
setor produtivo inteiro.
As redes de comunicação interna na fábrica 
são denominadas Local Area Networks (LANs). Na 
indústria, a rede do tipo LAN permite a comunica-
ção entre equipamentos independentes alocados 
internamente em uma mesma área delimitada.
Figura 6 – Rede de campo PROFIBUS-DP.
Fonte: www.smar.com.
Saiba maisSaiba mais
Para trabalhar com o programa 
SCADA, não é necessário pro-
gramar o computador; basta 
apenas tomar como modelo 
um programa padrão existente 
para ajustá-lo à nossa necessi-
dade.
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Órgãos de Manobra de Proteção e 
Acionamento
Os dispositivos de manobra são indispen-
sáveis em um sistema automatizado, pois fazem 
a ligação das informações do sistema de elabo-
ração com o circuito de potência conectado aos 
atuadores ou, então, ao órgão de acionamento 
para a regulagem da velocidade ou do controle 
de alguns parâmetros dos atuadores. Exemplos 
de dispositivos de manobra:
ƒƒ disjuntor termomagnético;
ƒƒ fusíveis;
ƒƒ chaves;
ƒƒ secionadores;
ƒƒ relé térmico;
ƒƒ contadores.
Os órgãos de acionamento mais importan-
tes podem ser classificados em:
ƒƒ variadores para controle de eixo;
ƒƒ variadores de velocidade para motores 
assíncronos (inversores);
ƒƒ variadores de velocidade para motores 
em corrente contínua.
Figura 7 – Contador.
Fonte: www.thoms.com.br.
 Figura 8 – Fluxograma das partes que compõem uma automação.
Cilindros pneumáticos, 
cilindros hidráulicos, 
motores, solenoides
MANOBRA E 
ACIONAMENTO
DISPOSITIVOS DE
 DETECÇÃO
Sensores, transdutores, 
chaves eletromecânicas
Válvulas hidráulicas 
e pneumáticas, 
contadores, válvula 
proporcional, variador 
de velocidade
ELABORAÇÃO
PIC, CLP, computador, 
microprocessadores
INTERFACES 
HOMEM-MÁQUINA
Console de programação, 
botões, display, PO
GRUPO DE POTÊNCIA
GRUPO DE COMANDO
Fonte: Adaptado de Prudente (2011). 
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Diferentes níveis de operações de fábri-
ca podem ser aplicados dentro do conceito de 
automação, sendo comum a associação com 
as máquinas de produção individuais, porém a 
máquina em si é composta por subsistemas que 
também podem ser automatizados.
1.4 Níveis
Figura 9 – Níveis da automação.
Fluxo de Dados
NÍVEL
5 Nível do empreendimento Sistema de informações corporativas
Sistema de produção
Sistema de manufatura
Grupos de máquinas
Máquinas individuais
Sensores, atuadores, outros 
elementos de hardware
DESCRIÇÃO/EXEMPLOS
4
3
2
1
Nível da fábrica
Nível da célula ou sistema
Nível da máquina
Nível do dispositivo
Fonte: Adaptado de Groover (2011).
Cinco níveis possíveis de automação podem 
ser identificados em uma planta de produção:
1. nível do dispositivo: nível mais baixo na 
hierarquia da automação, inclui atua-
dores, sensores e outros componentes 
de hardware constantes no nível da 
máquina; esses dispositivos são combi-
nados em loops individuais de controle;
2. nível da máquina: neste nível, as fun-
ções de controle incluem a execução 
da sequência de etapas no programa 
de instruções na ordem correta e a 
certificação de que cada etapa foi exe-
cutada adequadamente; no nível do 
dispositivo,o hardware é montado em 
máquinas individuais;
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3. nível da célula ou sistema: este nível 
opera conforme as instruções do nível 
da fábrica. Um sistema de produção ou 
uma célula é um grupo de máquinas 
ou estações de trabalho conectadas e 
apoiadas por um sistema de manuseio 
de materiais, um computador ou outro 
equipamento apropriado ao processo 
de produção. Suas funções incluem a 
expedição da peça, o carregamento da 
máquina, a coordenação das máquinas 
com os sistemas de manuseio e a cole-
ta e avaliação dos dados de inspeção;
4. nível da fábrica ou produção: recebe 
instruções do sistema de informações 
corporativas e as traduz em planos 
operacionais para a produção;
5. nível do empreendimento: formado 
pelo sistema de informações corporati-
vas, este é o nível mais alto. Preocupa-
-se com todas as funções necessárias 
para o bom gerenciamento da empre-
sa: projeto, pesquisa, marketing, ven-
das, contabilidade, planejamento agre-
gado e plano mestre de produção.
A Figura 10 representa a pirâmide de auto-
mação, com os diferentes níveis encontrados em 
uma planta industrial, pois a automação industrial 
exige a realização de muitas funções. O controla-
dor programável está na base, atuando via inver-
sores, conversores ou sistemas de partida suave 
sobre máquinas, 
motores e outros 
processos produti-
vos. A característica 
marcante, no topo 
da pirâmide, é a in-
formação ligada ao 
setor corporativo da 
empresa.
1.5 Arquitetura da Automação Industrial
Figura 10 – Pirâmide de automação.
Fonte: www.osetoreletrico.com.br.
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Níveis da pirâmide:
ƒƒ nível 1: é o nível dos dispositivos, má-
quinas e componentes (chão de fábri-
ca). Exemplos: linha de montagem ou 
manufatura, máquina de embalagem;
ƒƒ nível 2: é o nível dos controladores di-
gitais, lógicos e dinâmicos e de algum 
tipo de supervisão associado ao proces-
so. Aqui se encontram concentradores 
de informações sobre o nível 1 e as in-
terfaces homem-máquina;
ƒƒ nível 3: normalmente, é constituído por 
bancos de dados com informações dos 
índices de qualidade da produção, rela-
tórios e estatísticas de processo, índices 
de produtividade e algoritmo de otimi-
zação da operação produtiva, permitin-
do o controle do processo produtivo da 
planta;
ƒƒ nível 4: responsável pela programação 
e planejamento da produção, realiza o 
controle e a logística dos suprimentos;
ƒƒ nível 5: é responsável pela administra-
ção dos recursos da empresa. Nele se 
encontram os softwares para gestão 
financeira e de vendas e se realizam a 
decisão e o gerenciamento de todo o 
sistema.
1.6 Áreas da Automação
Constantemente, o conceito de automação 
é confundido com o de automatização. A automa-
tização está ligada à realização de movimentos 
repetitivos, isto é, movimentos automáticos sem 
correção; já a automação consiste em um conjun-
to de técnicas que dão suporte à construção de 
sistemas ativos capazes de utilizar as informações 
recebidas para calcular a ação corretiva mais ade-
quada. Na automação, existe uma autoadaptação 
a diferentes situações, de modo que as ações do 
sistema instruem os dispositivos de controle so-
bre a correção mais apropriada para cada instan-
te, com o objetivo de gerar ótimos resultados sob 
o ponto de vista quantitativo ou qualitativo.
De acordo com Rosário (2005), a automação 
industrial pode ser dividida em três classes:
ƒƒ automação fixa: utilizada quando o vo-
lume de produção é elevado; assim, a 
linha de produção é composta de diver-
sas máquinas de comando numérico, 
chamadas estações de trabalho. À me-
dida que as operações são terminadas, 
as peças são transferidas a outras esta-
ções, formando uma linha de produção 
fixa voltada apenas para um tipo de 
produto;
ƒƒ automação flexível: voltada para um 
volume de produção médio e aliada 
à flexibilidade, permite que sejam fa-
bricados diversos produtos ao mesmo 
tempo, decorrente da interação da en-
genharia mecânica com tecnologias 
eletrônicas e sistemas de informação;
ƒƒ automação programável: voltada para 
um volume de produção baixo e diver-
sificado, efetuado em pequenos lotes; 
dessa forma, os equipamentos devem 
ser reprogramados a cada novo lote.
O binômio inovação tecnológica-competiti-
vidade passou a ser um desafio da modernização 
nos países em desenvolvimento. Este é um tempo 
de mudanças aceleradas; o mundo está evoluin-
do de forma rápida e crescente: no século XVIII, foi 
a máquina a vapor; no final do século XX, a nova 
revolução do desenvolvimento foi e continua 
sendo a tecnologia e um dos fatores marcantes 
da economia mundial é a globalização.
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As estratégias empresariais são definidas a 
partir da identificação de oportunidades em van-
tagens desenvolvidas em centros de pesquisas, 
em que a competição é fundamental e os custos 
do processo e a cadeia produtiva passam a ter um 
papel relevante.
A evolução da tecnologia e a rápida glo-
balização afetaram a vida de todas as pessoas, 
principalmente as envolvidas com negócios e 
indústrias, com base na capacidade de antecipar 
tendências e de acompanhar rapidamente a sua 
evolução, sendo indispensável interiorizar uma 
lógica de inovação estratégica na empresa que 
permita ser capaz de conceber e adaptar criati-
vamente novos produtos de forma continuada. 
Inovar é fazer coisas diferentes ou de maneiras 
diferentes, é usar a criatividade para satisfazer as 
necessidades.
A modernização deve ser realizada pela 
aplicação da automação com redes de comuni-
cação e tecnologias do mercado da automação 
industrial, podendo-se destacar a rede fieldbus, 
sistemas wireless e a identificação por radiofre-
quência (Radio-Frequency Identification – RFID).
1.7 Conceito de Automação
A automação surgiu da necessidade de au-
mento de flexibilização, de maior rapidez e agi-
lidade na produção e de redução de custos nas 
empresas de manufatura ou de processos contí-
nuos, com o objetivo de se adaptarem o mais ra-
pidamente possível às necessidades do consumi-
dor, a fim de se manterem competitivas em um 
mercado cada vez mais exigente.
É todo processo que faz atividades e tare-
fas que auxiliam o ser humano no seu dia a dia, 
realizadas de forma autônoma, como, por exem-
plo, os moinhos, as rodas-d’água, os pilões. Com 
o aparecimento das máquinas, a automação se 
estabeleceu dentro das indústrias, elevando sua 
produtividade e a qualidade de seus produtos e 
serviços.
“A Automação é um conceito e um conjun-
to de técnicas por meio das quais se constroem 
sistemas ativos capazes de atuar com excelente 
eficiência pelo uso de informações recebidas do 
meio sobre o qual atuam”.
O melhor e mais apropriado conceito de 
automação pode ser: a integração de conheci-
mentos, em que há a troca/substituição da ob-
servação, esforços e decisões por “dispositivos” 
(elétricos, mecânicos, eletrônicos etc.) e softwares 
com o uso da metodologia.
Figura 11 – Conceito abrangente de automação.
Sistema de controle
AUTOMAÇÃO
Mecânica
EletrônicaComputação
Fonte: Adaptado de Rosário (2009).
Automação Industrial
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17
Outro conceito de automação está relacio-
nado com seus diferentes níveis dentro de um 
processo automatizado, como vimos na pirâmide 
de automação.
Figura 12 – Pentágono da automação. 
Modelagem de sistemas
Sinais e sistemasAtuadores e sensores
Software e aquisição de 
dados
Computadores, redes de 
comunicação e sistemas 
lógicos
Fonte: Adaptado de Rosário (2009).
Três grandes áreas da engenharia fazem 
parte da automação industrial:
1. a mecânica, por meio das máquinasque possibilitam transformar matérias-
-primas em produtos “acabados”;
2. a engenharia elétrica, que disponibiliza 
os motores, seus acionamentos e a ele-
trônica indispensável para o controle e 
automação das malhas de produção;
3. a informática, que por meio das arqui-
teturas de bancos de dados e redes de 
comunicação disponibiliza as informa-
ções a todos os níveis de uma empresa. 
Esta área vem desempenhando um pa-
pel importantíssimo para a área da en-
genharia e da ciência, sendo essencial 
no comando numérico de máquinas-
-ferramentas das indústrias de manufa-
tura, no projeto de sistemas de pilota-
gem automática, na industrialização de 
automóveis e caminhões – em que se 
utilizam robôs –, na instrumentação de 
controle de pressão, de temperatura, 
de unidade etc.
Todos esses avanços na teoria e na prática 
da automação industrial só vieram a beneficiar, 
proporcionando meios para atingir um ótimo de-
sempenho de sistemas dinâmicos, aumento de 
produtividade, diminuição de trabalho repetitivo 
e desgaste de operações manuais.
Agnaldo A. Vieira
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18
Figura 13 – Elementos de um sistema automatizado.
Sistema de apoio à 
produção
Sistemas de produção
Tecnologias de manuseio 
de materiais
Sistemas de controle de 
qualidade
Tecnologias de 
automação e controle
Processos de produção e operações de montagem
Nível do 
empreendimento
Instalações
Sistema de apoio 
à produção
Sistema de 
produção
Fonte: Adaptado de Groover (2011).
Um sistema automatizado pode ser capaz 
de executar funções avançadas não específicas 
de uma unidade de trabalho em particular, além 
dos programas dos ciclos de trabalho. As funções 
focam, em geral, a melhoria do desempenho e se-
gurança dos equipamentos e incluem: 
1. monitoramento da segurança;
2. manutenção e diagnósticos de repara-
ção;
3. detecção de erros e recuperação.
1.8 Funções
As funções avançadas da automação, que 
são incluídas no programa de instruções, são 
viabilizadas por sub-rotinas especiais, mas exis-
tem casos em que as funções apenas oferecem 
as informações, não envolvendo nenhuma ação 
física por parte do sistema de controle; quaisquer 
atitudes tomadas são decididas por operadores 
humanos e gerentes do sistema e não pelo sis-
tema em si. Há outros casos em que o programa 
de instrução deve ser fisicamente executado pelo 
sistema de controle, que aciona um alarme quan-
do um trabalhador humano se aproxima demais 
de um equipamento automatizado.
1.9 O Mercado Atual da Automação no Brasil
Conforme dados da Associação Brasileira 
da Indústria Elétrica e Eletrônica (ABINEE), vistos 
nas tabelas a seguir, o faturamento da área de 
automação industrial cresceu cerca de 11% no 
período entre 2012 e 2013. As exportações nesse 
período chegaram a US$ 535 milhões, tendo re-
traído 3% em relação a anos anteriores.
Nível da fábrica
Automação Industrial
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19
Tabela 1 – Faturamento da área de automação.
Faturamento total por área 
(R$ milhões a preços correntes) 2011 2012 2013
 2013 x 
 2012  
Automação industrial 3.725 3.920 4.368 11%
Componentes elétricos e eletrônicos 9.828 9.755 10.696 10%
Equipamentos industriais 22.272 22.322 23.599 6%
GTD* 13.097 15.307 16.220 6%
Informática 43.561 43.561 47.046 8%
Material elétrico de instalação 9.654 9.019 9.478 5%
Telecomunicações 19.901 22.811 26.689 17%
Utilidades domésticas 16.102 17.841 18.649 5%
Total 138.140 144.536 156.745 8%
Fonte: Abinee.
Nota: * GTD: Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica.
Tabela 2 – Exportações do setor de automação industrial.
Exportações de produtos do setor 
(US$ milhões) 2011 2012 2013
 2013 x 
 2012  
Automação industrial 543 551 535 -3%
Componentes elétricos e eletrônicos 3.526 3.660 3.285 -10%
Equipamentos industriais 1.576 1.433 1.341 -6%
GTD* 683 676 948 40%
Informática 422 380 386 2%
Material elétrico de instalação 96 86 97 13%
Telecomunicações 893 569 432 -24%
Utilidades domésticas 459 365 339 -7%
Total 8.198 7.719 7.363 -5%
Fonte: Abinee.
Nota: * GTD: Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica.
1.10 Atividades Propostas
1. O que é automação?
2. Qual é a diferença entre automação e automatização?
3. Quais são as três áreas da engenharia essenciais para a automação industrial?
4. Quais são os cinco níveis de automação possíveis de ser identificados em uma planta de pro-
dução?
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21
Caro(a) aluno(a),
Neste capítulo, iremos estudar os tipos de 
sistema de manufatura e suas aplicações. Vamos 
acompanhar?
MANUFATURA2
2.1 Introdução
Os sistemas de manufatura são criados 
como uma coleção de equipamentos e recursos 
humanos integrados, com a função de realizar 
uma ou mais operações de processamento e/
ou montagem da matéria-prima, na peça ou seu 
conjunto inicial. Todo esse equipamento integra-
do inclui máquinas e ferramentas de produção, 
dispositivos e manuseio de material, posiciona-
mento de trabalho e sistemas de computador. O 
trabalho de agregação de valor é realizado nas 
peças e nos produtos no sistema de manufatura.
Figura 14 – Sistema de manufatura. 
Sistema de suporte
à manufatura
Sistemas de manufatura
Tecnologias de manuseio 
de materiais
Sistemas de controle de 
qualidade
Tecnologias de 
automação e controle
Processos de manufatura e operações de montagem
Nível da empresa
Instalações
Sistema de apoio 
à manufatura
Sistema de 
produção
Nível da fábrica
Fonte: Adaptado de Groover (2011).
Agnaldo A. Vieira
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Exemplos de sistemas de manufatura:
ƒƒ célula com uma estação: quando um 
trabalhador cuida de uma máquina de 
produção que opera no ciclo semiauto-
mático;
ƒƒ agrupamento de máquina: quando 
apenas um trabalhador cuida de um 
grupo de máquinas semiautomáticas;
ƒƒ linha de montagem manual: quando as 
operações de montagem são realizadas 
de modo a construir um produto, por 
meio de uma série de estações de tra-
balho;
ƒƒ linha de transferência automatizada: 
uma série de estações de trabalho au-
tomatizadas realiza operações de pro-
cessamento, além da transferência de 
peças entre as estações;
ƒƒ sistema de montagem automatizado: 
executa uma sequência de operações 
de montagem automatizadas ou me-
canizadas (utilizado para produtos mais 
simples);
ƒƒ célula de máquina: série de máquinas 
de produção e estações de trabalho 
operadas manualmente, realizando 
uma sequência de operações em uma 
família de peças ou produtos seme-
lhantes, mas não idênticos;
ƒƒ sistema de manufatura flexível: célula 
de máquina altamente automatizada 
para a produção de família de peças ou 
produtos.
Vários componentes incluem-se num siste-
ma de manufatura, quais sejam:
ƒƒ máquinas de produção, ferramentas, 
dispositivos de fixação e equipamentos;
ƒƒ um sistema de manuseio de material;
ƒƒ um sistema de computador para con-
trole e coordenação dos componentes;
ƒƒ trabalhadores humanos para manusear 
e operar o sistema.
Figura 15 – Três tipos de máquina de produção: (a) operadas manualmente, (b) semiautomatizadas, (c) totalmen-
te automatizadas.
Trabalhador
Máquina
Opera 
manualmente
Carga Descarga
Ciclo de trabalho
Controlado pelo trabalhador
(a)
Trabalhador
Carga Descarga
Ciclo de trabalho
Controlado pelo 
trabalhador
Controlado pelo programa
(b)
Programa de controle
Máquina 
semiautomatizada
Trabalhador
Carga Descarga
(c)
Programa de controle
Máquina totalmente 
automatizada
Ciclo de trabalho
Controlado pelo programaFonte: Adaptado de Groover (2011).
Automação Industrial
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23
Esse tipode sistema é dividido em três ca-
tegorias:
1. célula com uma estação: as aplicações 
das estações de trabalho únicas são 
frequentes e um caso é a célula ope-
rador-máquina. Classifica-se em duas 
categorias: estações de trabalho com 
operadores e estações automatizadas. 
Este tipo é comum por ser mais fácil e 
ter menos custo na sua implementa-
ção, além de ser mais adaptável, ajus-
tável e flexível;
2. sistema multiestação com roteamento 
fixo: é uma linha de produção que con-
siste em uma série de estações de tra-
balho dispostas de modo que as peças 
ou os produtos se movam de uma esta-
2.2 Classificação 
ção para outra e uma parte do conteú-
do total do trabalho seja realizada em 
cada estação, geralmente por meio de 
um transportador. Essa linha de produ-
ção está geralmente associada à pro-
dução em massa ou lote;
3. sistema multiestação com roteamento 
variável: tem como objetivo atingir al-
guma finalidade especial, sendo geral-
mente projetado para quantidade de 
produção média. Em geral, é aplicável 
tanto nas operações de processamen-
to quanto de montagem, envolvendo 
variedade de peças ou produtos e pos-
suindo flexibilidade para lidar com essa 
variedade. Suas máquinas podem ser 
manuais, semiautomatizadas ou total-
mente automatizadas.
2.3 Sistema de Manufatura Celular
Existe uma tendência de integrar as funções 
de projeto e manufatura em uma empresa, com 
o objetivo da Tecnologia em Grupo (TG). Essa é 
uma filosofia de manufatura na qual as peças se-
melhantes são identificadas e agrupadas para ti-
rar vantagem de suas similaridades em projeto e 
produção. Elas são dispostas em famílias e cada 
família possui características semelhantes, o que 
resulta em eficiência de manufatura, alcançada 
dispondo os equipamentos de produção em gru-
pos de máquinas ou células para facilitar o fluxo 
de trabalho. A TG e a manufatura celular são apli-
cáveis a diversas situações de manufatura, ofere-
cendo benefícios substanciais para as empresas 
que as adotam.
O termo ‘manufatura celular’ é utilizado 
para descrever o setor de trabalho no qual as má-
quinas são agrupadas. É uma TG na qual máqui-
nas ou processos dissimilares foram agregados 
em células, cada qual dedicada à produção de 
uma peça, família de produtos ou grupo limitado 
de famílias.
Agnaldo A. Vieira
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Do inglês Flexible Manufacturing Systems 
(FMS), é um tipo de célula de manufatura usado 
para implementar a manufatura celular, sendo o 
mais automatizado e tecnologicamente sofistica-
do. Um FMS possui várias estações automatiza-
das e é capaz de roteamentos variáveis entre as 
estações, operando como um sistema de modelo 
misto devido à sua flexibilidade.
O conceito teve origem na Grã-Bretanha, no 
início da década de 1960, e as primeiras instala-
ções aconteceram nos Estados Unidos, em 1967; 
elas realizavam operações de usinagem em famí-
lias de peças com máquinas-ferramentas de con-
trole numérico.
2.4 Sistema Flexível de Manufatura
A razão pela qual o FMS é chamado flexível 
se deve ao fato de ele ser capaz de processar tipos 
de peça diferentes simultaneamente nas diversas 
estações de trabalho, podendo a mistura de tipos 
e as quantidades de produção ser ajustadas con-
forme as mudanças.
Figura 16 – Célula de manufatura automatizada. 
Fonte: www.ebah.com.br.
2.5 Programa de Qualidade 
Serve para detectar a baixa qualidade em 
produtos manufaturados e adotar medidas cor-
retivas para eliminá-la. O Controle de Qualidade 
(CQ), do inglês quality control, tem a função de 
inspecionar os produtos, seus componentes e 
suas características de acordo com o padrão exi-
gido, garantindo a satisfação e atendendo às ne-
cessidades e exigências do cliente.
Dois aspectos da qualidade devem ser ve-
rificados em um produto manufaturado: suas 
características (inerente ao cliente) e se está livre 
de deficiências (sem defeitos e condições fora de 
tolerância). As características do produto deter-
minam de forma justa o preço que uma empresa 
pode cobrar por ele. Estar livre de deficiências é o 
aspecto da qualidade pelo qual os departamen-
tos de manufatura são responsáveis.
Quadro 1 – Dois aspectos da qualidade.
CARACTERÍSTICAS DO PRODUTO LIVRE DE DEFICIÊNCIA
Configuração de projeto, tamanho, peso Ausência de defeitos
Função e desempenho Conformidade com as especificações
Características distintas do modelo Componentes dentro da tolerância
Apelo estético Não há peças faltando
Facilidade de uso Não há falhas precoces
Disponibilidade de funções
Confiabilidade e segurança
Durabilidade e longa vida útil
Facilidade de manutenção
Reputação do produto e produtor
Fonte: Adaptado de Groover (2011).
Automação Industrial
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25
1. O que é um sistema de manufatura?
2. Quais são os principais exemplos de sistemas de manufatura?
3. Quais são os componentes de um sistema de manufatura?
4. O que é um sistema de manufatura celular?
2.6 Atividades Propostas
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27
Caro(a) aluno(a),
Neste capítulo, iremos analisar os tipos de 
sistema de controle, bem como suas vantagens e 
configurações.
Vamos estudar esses sistemas? Venha co-
migo!
SISTEMAS DE CONTROLE3
3.1 Introdução
O elemento de controle em um sistema au-
tomatizado executa o programa de instruções, fa-
zendo com que o processo realize sua função, de 
forma a efetuar alguma operação de produção.
Os sistemas de controle contribuem signi-
ficativamente para a sociedade moderna; basta 
olhar ao redor para percebermos suas aplicações. 
Em nossas casas, podemos visualizá-los em di-
versos equipamentos, como na torradeira, micro-
-ondas, sistema de aquecimento ou refrigeração. 
Os sistemas de controle também são aplicados 
na ciência e na indústria, como, por exemplo, no 
guiamento de naves espaciais e mísseis e no es-
guicho de fluido de refrigeração em uma peça 
usinada automaticamente. Há também sistemas 
de controle naturais, como a regulagem de açúcar 
do sangue no corpo humano feita pelo pâncreas. 
A finalidade do projeto de engenharia de 
controle é obter a configuração, as especificações 
e a identificação dos parâmetros-chave de um 
sistema proposto para atender a uma necessida-
de real. No procedimento de projeto, o primeiro 
passo consiste em estabelecer a finalidade do sis-
tema; o segundo passo é identificar as variáveis 
que se deseja controlar; escrever as especifica-
ções em termos da exatidão que se deve alcançar 
é o terceiro passo, sendo que essa exatidão leva à 
identificação de um sensor para medir a variável 
controlada.
Configurar um sistema que conduza ao 
desempenho de controle desejado é a primeira 
tentativa de um projetista. Essa configuração de 
sistema consiste de um sensor, de um processo 
sob controle, de um atuador e de um controlador. 
Depois, consiste em identificar um candidato a 
atuador, devendo ele ser capaz de ajustar efetiva-
mente seu desempenho. Conclui-se, assim, o últi-
mo passo: os ajustes dos parâmetros do sistema, 
a fim de obter o desempenho desejado.
Agnaldo A. Vieira
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28
Os sistemas de controle são bem antigos, 
tendo sido diversos deles desenvolvidos pelos 
primeiros habitantes do nosso planeta.
ƒƒ Por volta de 300 a.C., os gregos come-
çaram a engenharia de sistemas, com a 
realimentação: um relógio de água inven-
tado por Ktesibios que operava por meio 
do gotejamento de água para o interior 
de um reservatório medidor a uma taxa 
constante. Logo depois, Filão de Bizâncio 
teve a ideia de controle de nível de líqui-
do aplicado a um lampião a óleo.
ƒƒ Por volta de 1681, começou a regulação 
da pressão de vapor, com a invenção da 
válvula de segurança por Denis Papin, 
aprimorada pela pesagemda parte su-
perior da válvula; assim, o peso no topo 
da válvula estabelecia a pressão interna 
da caldeira.
ƒƒ No século XVII, na Holanda, Cornelius 
Drebbel inventou um sistema de con-
trole de temperatura inteiramente me-
cânico para incubação de ovos.
ƒƒ O controle de velocidade foi aplicado a 
um moinho de vento, em 1745, por Ed-
mund Lee e aperfeiçoado, em 1809, por 
William Cibitt, que dividiu as velas do 
moinho em venezianas móveis.
ƒƒ No século XVIII, James Watt, para con-
trolar a velocidade de motores a vapor, 
inventou o regulador de velocidade de 
esferas.
ƒƒ Em 1868, James Clerk Maxwell, baseado 
nos coeficientes da equação diferencial, 
publicou o critério de estabilidade para 
um sistema de terceira ordem. Em 1874, 
Edward John Routh estendeu o critério 
para os sistemas de quinta ordem. Em 
1877, o tema para o Prêmio Adams foi 
“O Critério da Estabilidade Dinâmica”, 
que contribuiu para o desenvolvimento 
3.2 Histórico
e formulação das atuais teorias e práti-
cas da estabilidade do sistema de con-
trole.
ƒƒ Na segunda metade dos anos 1800, o 
desenvolvimento dos sistemas de con-
trole se concentrou na manobrabilida-
de de navios. Foi o desenvolvimento 
teórico aplicado à manobrabilidade 
automática que levou ao que hoje cha-
mamos controlador de três modos ou 
controlador Proporcional-Integral-Deri-
vativo (PID).
ƒƒ Em 1948, trabalhando na indústria ae-
ronáutica, Walter R. Evans desenvolveu 
uma técnica gráfica para representar as 
raízes de uma equação característica de 
um sistema de realimentação cujos pa-
râmetros variavam em uma faixa espe-
cífica de valores (atualmente conhecida 
como lugar geométrico das raízes).
ƒƒ Atualmente, os sistemas de controle en-
contram um vasto campo de aplicação na 
orientação, navegação e controle de mís-
seis e veículos espaciais, aviões e navios. 
Também são encontrados na indústria de 
controle de processos, nas concentrações 
químicas em cubas e na espessura do ma-
terial fabricado, por meio da regulagem 
do nível de líquido dos reservatórios. Os 
desenvolvimentos modernos têm acom-
panhado o aumento da utilização de 
computadores digitais como parte dos 
sistemas de controle.
O sistema de aquecimento de uma residên-
cia é um sistema de controle simples e um exem-
plo de que a aplicação dos sistemas de controle 
não se limita a indústrias e à ciência. Também o 
sistema de entretenimento caseiro é baseado em 
sistemas de controle. Existem inúmeros exemplos 
desse tipo de sistema, desde os mais comuns até 
os mais complexos.
Automação Industrial
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29
Um sistema de controle é formado por sis-
temas e processos que têm o objetivo de, a partir 
de uma entrada fornecida, obter uma saída dese-
jada, com desempenho desejado.
Saiba maisSaiba mais
Os elevadores antigos eram controlados por cabos acionados manualmente ou por um ascensorista. Nesse caso, 
uma corda era cortada para demonstrar o freio de emergência, uma inovação nesses elevadores. Os elevado-
res modernos de transporte duplo fazem seus trajetos acionados por um único motor, com seus receptáculos 
contrabalançando-se mutuamente. Atualmente, os elevadores são totalmente automáticos e utilizam sistemas 
de controle para regular posições e velocidades.
3.3 Definição de Sistemas de Controle
Figura 17 – Descrição simplificada de um sistema de controle.
Entrada, estímulo
Resposta desejada 
Sistema de controle
Saída, resposta
Resposta real
Fonte: Adaptado de Nise (2009).
Considere o elevador como exemplo. Quan-
do o botão do andar desejado é pressionado, o 
elevador se desloca com velocidade e precisão 
desenvolvidas para o conforto e a segurança do 
passageiro. A pressão no botão do andar desejado 
é uma entrada que representa a saída desejada.
3.4 Vantagens dos Sistemas de Controle
Não seria possível a movimentação de gran-
des equipamentos com precisão sem a utilização 
de sistemas de controle. Manualmente, seria im-
possível direcionar as antenas para capturar sinais 
de rádio de baixa frequência. Não conseguiríamos 
fornecer a potência requerida para movimentar 
uma carga na velocidade desejada; assim, a po-
tência é fornecida pelos motores e a regulagem 
da posição e da velocidade é feita pelos sistemas 
de controle.
Os sistemas de controle são construídos por 
quatro principais razões:
1. amplificação da potência;
2. controle remoto;
3. conveniência da forma da entrada;
4. compensação por perturbações.
Agnaldo A. Vieira
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30
Figura 18 – Entrada e saída do elevador.
Fonte: www.sliderplayer.com.br.
Um sistema automatizado é utilizado para 
operar alguns processos e a energia é necessária 
para conduzir esses processos e controles, sen-
do sua principal fonte a eletricidade. Esse tipo de 
energia apresenta muitas vantagens:
ƒƒ possui custo moderado, importante na 
infraestrutura industrial;
ƒƒ pode ser convertido em diversas for-
mas de energia (hidráulica, mecânica, 
acústica, térmica etc.);
ƒƒ pode ser armazenado em baterias de 
longa duração;
ƒƒ pode ser utilizado como processamen-
to de informações, transmissão de sinal 
e comunicação e armazenamento de 
dados.
3.5 Configurações dos Sistemas
Três elementos compõem um sistema auto-
matizado:
1. energia para concluir os processos e 
operar o sistema;
2. um programa de instruções que dire-
ciona os processos;
3. um sistema de controle que executa as 
instruções.
Figura 19 – Elementos de um sistema automatizado.
Programas de 
instruções
Energia
Sistema de controle Processo
Fonte: Adaptado de Groover (2009).
Além dos requisitos básicos de energia para 
as operações de produção, é necessária, na auto-
mação, energia adicional para as seguintes fun-
ções:
ƒƒ unidade controladora: baseia-se em 
computadores digitais, para ler o pro-
grama de instruções, realizar os cálculos 
de controle e executar as instruções;
ƒƒ energia para enviar sinais de controle: 
os comandos, geralmente transmitidos 
Automação Industrial
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31
por sinais de baixa voltagem, são exe-
cutados por dispositivos eletromecâni-
cos denominados atuadores;
ƒƒ coletas de dados e processamento de 
informações: os dados devem ser co-
letados do processo e utilizados como 
entradas nos algoritmos de controle. 
Em um sistema automatizado, o elemento 
de controle executa o programa de instruções, fa-
zendo com que o processo efetue sua função, de 
forma a realizar alguma operação de produção. 
Os controles de um sistema automatizado po-
dem ser tanto de malha fechada quanto de malha 
aberta. 
Sistema de Malha Aberta
O sistema de controle de malha aberta ope-
ra sem uma malha por realimentação; os contro-
les operam sem medir a variável de saída, não 
havendo comparação entre o valor de saída e o 
parâmetro de entrada desejado, sendo o oposto 
do sistema de malha fechada. O controlador “con-
fia” em um modelo preciso do efeito de seu atua-
dor sobre a variável do processo.
A característica distintiva de um sistema de 
malha aberta é que não pode gerar compensação 
a nenhuma perturbação que seja somada ao si-
nal de acionamento do controlador. Sua desvan-
tagem é que sempre existe o risco de o atuador 
não causar o efeito esperado no processo, além 
da sensibilidade às perturbações e da falta de 
habilidades para corrigi-las, pois é comandado 
simplesmente pelas entradas. A vantagem é que 
costuma ser mais simples e mais barato que o sis-
tema de malha fechada.
Os sistemas de malha aberta são, geralmen-
te, apropriados nas seguintes condições:
1. as ações executadas pelo sistema de 
controle são simples;
2. a função do atuador é bastante confiá-
vel;
3. quaisquer forças de reação opostas às 
do atuador são bem pequenas, aponto 
de não causarem nenhum efeito sobre 
a atuação.
Figura 20 – Sistema de controle de malha aberta.
Parâmetro de 
entrada Variável de saídaControlador
Atuador Processo
Fonte: Adaptado de Groover (2009).
Sistema de Malha Fechada
Um sistema de controle de malha fechada, 
também conhecido como sistema de controle 
por realimentação, é aquele no qual a variável de 
saída se compara a um parâmetro de entrada e 
qualquer diferença entre elas é utilizada para fa-
zer com que a saída esteja em conformidade com 
a entrada.
As desvantagens do sistema de malha aber-
ta não existem no sistema de malha fechada. O 
transdutor de entrada converte a forma da entra-
da na forma utilizada pelo controlador. O siste-
ma compensa as perturbações pela medição da 
resposta na saída, alimentando aquela medida 
no caminho de realimentação e comparando a 
resposta com a entrada na junção de adição; se 
aparecer alguma alteração ou diferença entre as 
respostas, o sistema aciona a planta, por um sinal 
de atuação, para realizar e fazer a correção. Sendo 
assim, esse sistema apresenta atenção superior à 
dos sistemas de malha aberta e é menos sensível 
a ruídos, perturbações e alterações no ambiente, 
porém é mais complexo e gera mais gastos.
Agnaldo A. Vieira
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Um sistema de controle de malha fechada é 
formado por seis elementos básicos:
1. parâmetro de entrada;
2. processo;
3. variável de saída;
4. sensor por realimentação;
5. controlador;
6. atuador.
Figura 21 – Sistema de controle por realimentação.
Parâmetro de 
entrada Variável de saídaControlador
Atuador Processo
Sensor de 
feedback
Fonte: Adaptado de Groover (2009).
O parâmetro de entrada, também chamado 
valor desejado, representa o valor de saída dese-
jado. Em um sistema doméstico de controle de 
temperatura, o valor-alvo é o valor de configura-
ção do termostato. O processo é a função ou ope-
ração controlada, sendo que a malha controla a 
variável de saída. Para medir a variável de saída e 
fechar a malha entre a entrada e a saída, um sen-
sor é utilizado; ele é responsável pela função de 
realimentação nesse sistema de malha fechada. O 
controlador compara a saída com a entrada e rea-
liza os ajustes necessários no processo para redu-
zir as diferenças entre elas. Um ou mais atuadores 
são utilizados até que os ajustes sejam realizados, 
os quais são os dispositivos de hardware que fisi-
camente executam as ações de controle. 
Saiba maisSaiba mais
A maioria dos processos industriais necessita de 
múltiplas malhas – uma para cada variável de 
processo a ser controlada.
3.6 Principal Elemento de um Sistema de Controle Industrial
No final da década de 1970, foi criado o CLP 
para substituir sistemas automáticos que utili-
zavam relés, temporizadores e sequenciadores 
mecânicos. As tarefas de comando e controle de 
máquinas e processos industriais eram feitas por 
relés eletromagnéticos antes do surgimento dos 
CLPs, especialmente os projetados para esse fim. 
O controle baseado em relés exigia modificações 
na fiação, no caso de alterações no processo auto-
matizado, e muitas vezes isso se tornava inviável, 
sendo mais barato substituir todo o painel por 
um novo. Foi na indústria automotiva, primeira-
mente, que esses sistemas foram adotados, pois a 
atualização anual dos modelos requeria que fosse 
refeita a fiação dos painéis de controle (relés). O 
CLP trazia flexibilidade à automação, sendo ape-
nas necessário carregar um novo programa no 
controlador.
Automação Industrial
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33
1. O que é um sistema de controle?
2. Quais são as quatro principais razões que justificam a construção de sistemas de controle?
3. Quais são os dois tipos de sistema de controle e suas características?
4. Qual é o principal elemento de um sistema de controle automatizado?
3.7 Atividades Propostas
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35
Caro(a) aluno(a),
Neste capítulo, vamos analisar o principal 
componente de uma automação industrial – o 
CLP –, seu histórico, principais características e es-
pecificações. Acompanhe-me.
CLPs4
4.1 Introdução
CLP é um computador com as mesmas carac-
terísticas conhecidas do computador pessoal, po-
rém, em uma aplicação dedicada à automação de 
processos, geralmente se trata de um computador 
usado em automação da manufatura. Com certeza, 
os controles de processos industriais e a automação 
da manufatura foram aplicações de grande impac-
to, pois o CLP pode controlar grande parte das variá-
veis e substitui o homem com precisão, confiabilida-
de, mais rapidez e menor custo.
Em primeiro lugar, contribuiu com o avan-
ço tecnológico dos componentes e, com o surgi-
mento dos computadores, resultou em inúmeras 
aplicações na área industrial.
4.2 Histórico
Com o desenvolvimento dos microcompu-
tadores, eles foram logo utilizados para controle 
on-line de processos industriais, fornecidos por 
circuitos integrados, no final da década de 1960. 
No ano de 1969, surgiram os primeiros controla-
dores baseados numa especificação da General 
Motors, que possuíam os seguintes benefícios:
ƒƒ facilidade de programação;
ƒƒ alta confiabilidade;
ƒƒ preço competitivo;
ƒƒ expansão de módulos;
ƒƒ facilidade na manutenção;
ƒƒ dimensões menores, que reduziam o 
custo;
ƒƒ sinais de entrada e saída de 115 Vca;
ƒƒ envio de dados para processamento 
centralizado;
ƒƒ mais de 4.000 palavras de memória.
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Figura 22 – Elementos básicos de um CLP.
Fonte: www.ebah.com.
Na década de 1970, eles passaram a ser 
denominados CLPs por possuírem microproces-
sadores. Com a evolução tecnológica, em 1980, 
houve um aperfeiçoamento de suas funções, sen-
do então utilizados em rede.
Figura 23 – Aplicação de CLP.
Fonte: www.ebah.com.br.
Automação Industrial
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As principais características dos CLPs atual-
mente são:
ƒƒ programação com linguagem de alto 
nível, caracterizando um sistema bas-
tante amigável e fácil com relação ao 
operador. Sua confiabilidade na utiliza-
ção é garantida, pois, depois de concluí-
do e depurado, o programa pode ser 
transferido para outros CLPs;
ƒƒ toda a fiação do comando fica resumida 
a um conjunto de entradas e saídas, sim-
plificando os quadros e painéis elétricos, 
de modo que qualquer alteração neces-
sária torna-se mais rápida e barata;
ƒƒ a possibilidade de haver erro nas altera-
ções é minimizada, garantindo a confia-
bilidade operacional, pois elas podem 
ser realizadas por meio do programa 
aplicativo, assegurando melhorias e/ou 
sucessos nos desenvolvimentos;
4.3 Principais Características
ƒƒ por meio de funções matemáticas, CQ 
e informações para relatórios, os con-
troladores podem realizar uma grande 
variedade de tarefas de controle, pos-
suindo funções muito avançadas e be-
neficiando bastante os sistemas de ge-
renciamento de produção;
ƒƒ controladores e computadores em rede 
permitem a coleta de dados e um imen-
so intercâmbio de troca de dados em 
relação aos níveis da pirâmide de auto-
mação, por meio de interfaces de ope-
ração e comunicação em rede.
4.4 Arquitetura
A constituição de um CLP é:
ƒƒ fonte de alimentação: converte cor-
rente alternada em corrente contínua 
para alimentar o controlador. No caso 
de falta de energia, há uma bateria que 
impede que o usuário perca todo o seu 
programa; ao retornar a energia, há a 
reiniciação do programa;
ƒƒ Unidade Central de Processamento 
(UCP): é responsável pela execução do 
programa e pela atualização da memó-
ria de dados e da memória-imagem das 
entradas e saídas;
ƒƒ memórias dos tipos fixo e volátil: arma-
zenam dados e gerenciama sequência 
de operações com um programa que 
faz o start-up do controlador. A me-
mória programável apagável somente 
de leitura (EPROM) não é acessível ao 
usuário do controlador programável. Já 
na memória do usuário, a UCP processa 
e atualiza a memória de dados internos 
e de imagens;
ƒƒ dispositivos de entrada e saída:
ƒƒ saída de relé: é quase imune a qual-
quer tipo de transiente de rede, po-
rém tem vida útil baixa;
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ƒƒ saída de TRIAC: este tipo de elemen-
to é usado quando a fonte de cor-
rente é alternada;
ƒƒ saída a transistor: utilização reco-
mendada quando há fonte de cor-
rente contínua;
ƒƒ entrada: quando o circuito externo 
é fechado, por meio de um sensor, 
um diodo emissor de luz sensibiliza 
o componente de base, fazendo cir-
cular uma corrente interna no circui-
to correspondente;
ƒƒ terminal de programação: serve de 
meio de comunicação entre o usuário 
e o controlador, permitindo: autodiag-
nóstico, programação de instruções, 
monitoração, alterações on-line, grava-
ção e apagamento da memória.
Figura 24 – Constituição de um CLP.
Fonte: www.ebah.com.br.
4.5 Especificações
Devemos considerar na automação com 
CLPs:
ƒƒ a existência de chaves de proteção de 
hardware;
ƒƒ tipos de forma de endereçamento;
ƒƒ compatibilidade entre instalação elétri-
ca e pontos de entrada e saída;
ƒƒ estrutura da palavra;
ƒƒ compatibilidade dos equipamentos 
eletromecânicos;
ƒƒ tipo e forma dos sinais aceitáveis etc.
Os módulos de entrada e saída analógicos 
incluem a conversão analógico/digital e digital/
analógico necessária. Sinais analógicos são pro-
venientes de alguns exemplos e variáveis:
ƒƒ entrada multibit, chave tambor, leitor 
de código de barras, codificadores;
ƒƒ transdutores de temperatura, de células 
de carga, de pressão, de fluxo, de posi-
ção e de unidade;
ƒƒ entradas e saídas analógicas, válvulas e 
solenoides analógicos, drivers para mo-
nitores elétricos, registradores gráficos, 
medidores analógicos;
ƒƒ drivers para display, displays inteligen-
tes, saídas multibit.
O CLP é formado por uma fonte de alimen-
tação, uma UCP e interfaces de entrada e saída, 
porém é possível considerá-lo uma pequena cai-
xa contendo centenas ou milhares de relés sepa-
rados, como contadores, temporizadores e locais 
de armazenamento de dados, pois, na verdade, o 
que ocorre é que o CLP simula essas funcionalida-
des, utilizando os registradores internos da UCP.
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Figura 25 – Funcionalidades de um CLP.
 
Fonte: www.ebah.com.br.
ƒƒ Relés de entrada (contatos): conecta-
dos com o mundo externo, existem fisi-
camente e recebem sinais de interrup-
tores, sensores etc. Normalmente, não 
são relés e, sim, transistores munidos 
de isolamento óptico. No caso do CLP 
TP-02 da WEG Automação, o símbolo na 
linguagem Ladder que representa este 
tipo de relé é a letra “X”.
ƒƒ Relés de utilidade interna (contatos): 
não recebem sinais do mundo externo 
e não existem fisicamente. São relés si-
mulados que permitem eliminar relés 
de entrada externos (físicos). Também 
há alguns relés especiais que servem 
para executar só uma tarefa, como relés 
de pulso, temporizadores etc. Outros 
são acionados somente uma vez duran-
te o tempo no qual o CLP permanece 
ligado e são usados para inicializar da-
dos que foram armazenados. No caso 
do CLP TP-02, o símbolo na linguagem 
Ladder que representa este tipo de relé 
é a letra “C”.
ƒƒ Contadores (counters): não existem fi-
sicamente. São contadores simulados 
e podem ser programados para contar 
pulsos, para cima (incrementar), para 
baixo (decrementar) ou ambos. Consi-
derando que são simulados, os conta-
dores estão limitados na velocidade de 
contagem. Alguns fabricantes também 
incluem contadores de alta velocidade 
baseados em hardware, podendo ser 
considerados fisicamente existentes.
ƒƒ Temporizadores (timers): também não 
existem fisicamente. O mais comum é o 
tipo com “retardo no ligamento”. Outros 
incluem “retardo no desligamento” e ti-
pos retentivos e não retentivos. 
ƒƒ Relés de saída: possuem conexão com 
o mundo externo e existem fisicamen-
te. Enviam sinais de on/off a solenoides, 
luzes etc. e podem ser transistores, relés 
ou Triacs, dependendo do modelo de 
CLP. No caso do CLP TP-02, o símbolo na 
linguagem Ladder que representa este 
tipo de relé é a letra “Y”.
ƒƒ Armazenamento de dados: há regis-
tros designados simplesmente para ar-
mazenar dados. Eles são usados como 
armazenamento temporário para ma-
nipulação matemática ou de dados, po-
dendo ser usados quando há ausência 
de energia no CLP.
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1. Quando e onde surgiu o primeiro CLP?
2. Quais são as principais características de um CLP?
3. Quais partes constituem um CLP?
4.6 Atividades Propostas
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Caro(a) aluno(a),
Neste capítulo, estudaremos os robôs in-
dustriais, sua história, qualidades, anatomia e sis-
tema de controle. Vamos acompanhar?
ANÁLISE DE SISTEMAS ROBÓTICOS5
5.1 Introdução
Um robô industrial é uma máquina progra-
mável, de aplicação geral, que possui determina-
das características antropomórficas. O desenvol-
vimento da tecnologia de robótica seguiu-se ao 
desenvolvimento do controle numérico e as duas 
tecnologias são bastante similares; ambas envol-
vem um controle coordenado de múltiplos eixos 
e usam computadores digitais dedicados como 
controladores. Enquanto máquinas de contro-
le numérico são projetadas para desempenhar 
processos específicos, robôs são projetados para 
uma gama mais ampla de tarefas.
Figura 26 – Tarefas de um robô.
Fonte: www.ebah.com.br.
Saiba maisSaiba mais
A característica antropomórfica mais óbvia de 
um robô industrial é o braço mecânico, utilizado 
para desempenhar diversas tarefas industriais.
Qualidades importantes dos robôs indus-
triais:
ƒƒ podem substituir pessoas em ambien-
tes de trabalho perigosos e desconfor-
táveis;
ƒƒ desempenham o ciclo de trabalho com 
consistência e repetibilidade;
ƒƒ podem ser reprogramados e equipados 
com as ferramentas necessárias para 
desempenhar tarefas diferentes;
ƒƒ podem ser conectados a outros siste-
mas de computadores para chegar à 
manufatura integrada por computado-
res.
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O manipulador de um robô industrial con-
siste da combinação de elementos estruturais 
rígidos (corpos ou elos) conectados entre si por 
meio de articulações (juntas), sendo o primeiro 
corpo denominado base e o último, extremidade 
terminal, em que é vinculado o componente efe-
tuador (garra ou ferramenta). A anatomia de um 
robô diz respeito aos tipos e tamanhos dessas ar-
ticulações e elos e outros aspectos da construção 
física do manipulador.
A articulação de um robô industrial, tam-
bém referenciada como grau de liberdade, é se-
melhante à articulação de um corpo humano, 
proporcionando movimento relativo entre duas 
peças do corpo. Quase todos os robôs industriais 
têm articulações mecânicas que podem ser clas-
sificadas em cinco tipos:
1. articulação linear (articulação do tipo 
L);
2. articulação ortogonal (articulação do 
tipo O);
3. articulação rotacional (articulação do 
tipo R);
5.2 Anatomia de um Robô e Atributos Relacionados
4. articulação de torção (articulação do 
tipo T);
5. articulação rotativa (articulação do tipo 
V).
Figura 27 – Anatomia de um robô.
Fonte: www.ebah.com.br.
5.3 Sistema de Movimentação das Articulações
As articulações de robôs são acionadas uti-
lizando qualquer um dos três tipos de movimen-
tação:
1. sistemas elétricos– utilizam motores 
elétricos como atuadores;
2. sistemas hidráulicos – utilizam pistões 
lineares e atuadores de pás rotativas;
3. sistemas pneumáticos – são aplicados 
para a transferência de materiais sim-
ples.
Saiba maisSaiba mais
A maioria dos robôs tem de 4 a 6 graus de liber-
dade, enquanto o homem, do ombro até o pul-
so, possui 7 graus de liberdade.
Automação Industrial
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Figura 28 – Movimentação de um robô.
Fonte: www.ebah.com.br.
5.4 Sistema de Controle de Robôs
Para realizar um trabalho útil, um robô tem 
de estar programado para desempenhar seu ciclo 
de movimento. Um programa de robô pode ser 
definido como um percurso no espaço a ser se-
guido pelo manipulador, combinado com ações 
periféricas que dão apoio ao ciclo de trabalho. 
Um robô é programado por meio da inserção de 
comandos de programação na memória de seu 
controlador. Quase todos os robôs industriais 
hoje em dia têm computadores digitais como 
controladores e dispositivos de armazenamento 
compatíveis com unidades de memória.
Os controladores de robôs podem ser clas-
sificados em quatro categorias:
1. controle de sequência limitada: é utili-
zado somente para ciclos de movimen-
tos simples, como operação de pegar e 
largar;
2. controle ponto a ponto: o controlador 
tem uma memória para gravar apenas 
a localização de cada movimento;
3. controle de percurso contínuo: o con-
trolador calcula o percurso entre o 
ponto de partida e o ponto de chegada 
de cada movimento;
4. controle inteligente: o controlador tem 
capacidade de tomar decisões quando 
as coisas saem errado durante o ciclo.
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1. Quais são as principais qualidades dos robôs?
2. Quase todos os robôs industriais têm articulações mecânicas; classifique-as.
3. As articulações dos robôs são acionadas utilizando qualquer um de três tipos de movimenta-
ção. Quais são eles?
4. Quais são as categorias dos controladores de robôs?
5.5 Atividades Propostas
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Caro(a) aluno(a),
Neste capítulo, analisaremos as linguagens 
e o dispositivo de programação. Vamos analisar 
esse assunto? Venha comigo!
PROGRAMAÇÃO6
6.1 Introdução
A linguagem de programação é uma ferra-
menta necessária para gerar o programa que vai 
coordenar e sequenciar as operações que o mi-
croprocessador deve executar. Para isso, se faz 
necessária a programação na execução de tarefas 
ou resolução de problemas com dispositivos mi-
croprocessadores, por meio da qual o usuário se 
comunica com a máquina.
6.2 Análise das Linguagens de Programação
Com o objetivo de contribuir para a escolha 
de um sistema que melhor se adapte às necessi-
dades de cada usuário, a análise das linguagens é 
baseada nos seguintes pontos:
ƒƒ forma de programação;
ƒƒ forma de representação;
ƒƒ documentação;
ƒƒ conjunto de instruções.
Forma de Programação
ƒƒ Programação linear: programa escrito 
em único bloco.
ƒƒ Programação estruturada: estrutura de 
programação que permite:
ƒƒ organização;
ƒƒ desenvolvimento de bibliotecas de 
rotinas utilitárias para utilização em 
vários programas;
ƒƒ facilidade de manutenção;
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ƒƒ simplicidade de documentação e 
entendimento por outras pessoas 
além do autor do software;
ƒƒ divisão do programa segundo cri-
térios funcionais, operacionais ou 
geográficos.
Forma de Representação
ƒƒ Diagrama de contatos.
ƒƒ Diagrama de blocos.
ƒƒ Lista de instruções.
Documentação
A documentação é mais um recurso do edi-
tor de programa do que da linguagem de pro-
gramação; de qualquer forma, essa abordagem 
torna-se cada vez mais importante, devido ao 
grande número de profissionais envolvidos no 
projeto de um sistema de automação que utiliza 
CLPs.
Conjunto de Instruções
É o conjunto de funções que definem o fun-
cionamento e aplicações de um CLP, podendo 
servir para mera substituição de comandos de re-
lés (funções lógicas, memorização, temporização, 
contagem), como também para manipulação de 
variáveis analógicas (movimentação de dados, 
funções aritméticas).
6.3 Dispositivo de Programação
Representa a interface operador-CLP, tendo 
a função de compilar e enviar o programa usuário 
à memória do CLP, visualizar o mesmo programa, 
modificá-lo e controlá-lo etc.
A modalidade de funcionamento da unida-
de de programação pode ser de dois tipos: on-line 
e off-line. No modo on-line, a unidade de progra-
mação é ligada diretamente ao CLP, sendo reali-
zada diretamente na memória do computador. 
Na modalidade off-line, a unidade de programa-
ção não é conectada ao CLP, mas incorpora uma 
EPROM sob a qual é escrito o programa usuário.
São três os tipos de unidade de programa-
ção mais utilizados:
ƒƒ unidade de programação portátil (pe-
queno teclado – se apresenta com di-
mensões reduzidas);
ƒƒ unidade de videoprogramação portátil 
(notebook);
ƒƒ unidade de videoprogramação de mesa 
(personal computer).
O CLP possui, ainda, portas de comunicação 
para sistemas de interface homem-máquina, que 
são dispositivos utilizados para a comunicação do 
operador com o CLP quando é necessário mudar 
algumas variáveis do processo, como tempera-
tura, pressão ou partida e parada de motor, sem 
interferir no programa.
Automação Industrial
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1. O que é linguagem de programação?
2. Para escolher o melhor sistema, quais pontos devem ser analisados pelo usuário? 
3. O que é um dispositivo de programação?
4. Quais são os três tipos de unidade de programação mais utilizados?
6.4 Atividades Propostas
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CAPÍTULO 1
1. Hoje, entende-se por automação qualquer sistema apoiado em computadores que substitua o 
trabalho humano em favor da segurança das pessoas, da qualidade dos produtos, da rapidez 
da produção ou da redução de custos, assim aperfeiçoando os complexos objetivos das indús-
trias e dos serviços. A automação também pode ser definida como um conjunto de técnicas 
por meio das quais se constroem sistemas ativos capazes de atuar com excelente eficiência 
pelo uso de informações recebidas do meio sobre o qual atuam.
2. A automatização está ligada à realização de movimentos repetitivos, isto é, movimentos auto-
máticos sem correção; já a automação consiste em um conjunto de técnicas que dão suporte 
à construção de sistemas ativos capazes de utilizar as informações recebidas para calcular a 
ação corretiva mais adequada. Na automação, existe uma autoadaptação a diferentes situa-
ções, de modo que as ações do sistema instruem os dispositivos de controle sobre a correção 
mais apropriada para cada instante, com o objetivo de gerar ótimos resultados sob o ponto de 
vista quantitativo ou qualitativo.
3. A mecânica, por meio das máquinas que possibilitam transformar matérias-primas em pro-
dutos “acabados”. A engenharia elétrica, que disponibiliza os motores, seus acionamentos e a 
eletrônica indispensável para o controle e automação das malhas de produção. A informática, 
que por meio das arquiteturas de bancos de dados e redes de comunicação disponibiliza as 
informações a todos os níveis de uma empresa.
4. Nível do dispositivo: nível mais baixo na hierarquia da automação, inclui atuadores, sensores 
e outros componentes de hardware constantes no nível da máquina; esses dispositivos são 
combinados em loops individuais de controle. Nível da máquina: neste nível, as funções de 
controle incluem a execução da sequência de etapas no programa de instruções na ordem cor-
reta e a certificação de que cada etapa foi executada adequadamente; no nível do dispositivo, 
o hardware é montado em máquinas individuais.