Pim V FINAL

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1 
 
UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP 
 
EQUIPE AUTOMATRON 
 
 
 
 
PIM – PROJETO INTEGRADO MULTIDISCIPLINAR 
 
 
 
 
 
SISTEMA SUPERVISÓRIO COM CONTROLE DE NÍVEIS DOS TANQUES 
 
 
 
 
 
 
 
MANAUS 
2016 
 
 
2 
 
UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP 
 
C3375G-8 - Adriano da Silva Cavalcante 
A47DGI-6 - Carlos Simas Guimarães 
C20536-2 - Rorisvon Nascimento Almeida 
C1562E-5 - Sedevan Lima de Souza 
C18291-5 - Renê Reis Nazaré 
 
 
 
SISTEMA SUPERVISÓRIO COM CONTROLE DOS NÍVEIS DE TANQUES 
 
 
Trabalho para obtenção de conclusão do quinto período do curso de Automação 
Industrial apresentado na Universidade Paulista – UNIP. 
 
 
 
 
 
Orientador: Prof. Marcelo da Silva Andion 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MANAUS 
2016 
 
3 
 
UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP 
C3375G-8 - Adriano da Silva Cavalcante 
A47DGI-6 - Carlos Simas Guimarães 
C20536-2 - Rorisvon Nascimento Almeida 
C1562E-5 - Sedevan Lima de Souza 
C18291-5 - Renê Reis Nazaré 
 
 
 
SISTEMA SUPERVISÓRIO DE E CONTROLE DE NÍVEIS DE TANQUES 
 
 
 
 
Orientador: Prof. Marcelo da Silva Andion 
 
 
 
Aprovado em: 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
_______________________/_____/_____ 
Prof. Antonio Veras 
Universidade Paulista – UNIP 
 
 
_______________________/_____/_____ 
Prof. Paulo Foroni 
 
 
 
 
4 
 
UNIVERSIDADE PAULISTA - UNIP 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATÓRIA 
 
A Deus em primeiro lugar, nossos familiares e aos nossos amigos companheiros de 
todas as horas, aos nossos filhos, para quem queremos ser exemplo de busca pelo conhecimento, 
apesar de todas as dificuldades existentes no caminho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 AGRADECIMENTOS 
 
 
Agradecemos em primeiro lugar à DEUS por ser a base de nossas conquistas. 
Ao professor orientador Sr. Orientador: Prof. Marcelo da Silva Andion pela direção por ele 
delegado e nossos amigos de turma. Também aos nossos parceiros e amigos que confiam e 
acreditam no nosso trabalho, o Sr. Valdinei, chefe de Manutenção da Samsung da Amazônia, 
com fornecimento de alguns componentes necessário para a execução do projeto. 
À Universidade Paulista – UNIP, onde estamos desenvolvendo nossas habilidades com 
condições de promover um bom trabalho de fim de período com inteligência e rapidez. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
 
RESUMO 
 
Este projeto trata do desenvolvimento de uma proposta para a automatização do 
sistema de abastecimento de água através de bombas com sistema de supervisão e aplicação de 
técnicas de controle estudados no período que se passa, aprimorando um controle já existente 
no ramo da eletricidade, mais precisamente em comandos elétricos, buscando assim viabilizar 
um sistema eficiente, seguro, supervisionado e de qualidade. O número de sistemas de 
abastecimento de água automatizados e informatizados cresce cada vez mais e os benefícios 
com a diminuição de perdas de energia e da ação do homem confirmam as vantagens de 
utilização desta técnica. O sistema de abastecimento inicialmente operado de forma manual e 
automática local com eletrodos mergulhados na água que funcionam como chaves de nível 
passarão a ser monitorados por um sistema visual de automação de controle na tela do 
computador, que sonho. Portanto foi elaborada uma proposta que sugere um sistema de 
abastecimento de água automatizada, com a implantação de CLP e de um sistema de supervisão, 
que opere de forma confiável e desassistida, ou seja, sem a ação do homem. 
 
 
 
 
 
 
Palavras - Chave: Automatização, sistema de abastecimento d'água, CLP, sistema de 
supervisão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
 
This project deals with the development of a proposal for automation of the water 
supply system through pumps with supervision system with application control techniques 
studied in the run-up, enhancing an existing control in the electricity sector, more precisely in 
electrical controls, thus seeking to facilitate an efficient, safe, supervised and quality. The 
number of automated and computerized water supply systems grows increasingly and benefits 
with the reduction of energy losses and man's action confirms the advantages of using this 
technique. The supply system initially operated manually and automatically place with 
electrodes immersed in water which act as level switches will be monitored by a visual control 
system automation on the computer screen that dream. So it created a proposal that suggests an 
automated water supply system, with the implementation of PLC and a monitoring system that 
operates reliably and unattended manner, without human action. 
 
 
 
 
 
 
Key - words: Automation of water supply system, PLC, supervision system. 
 
 
 
 
 
 
8 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
 
Figura 01 – Arquitetura Básica de um CLP ........................................................................ 19 
Figura 02 – Compact Logix 5000 ........................................................................................ 20 
Figura 03 – Componentes básicos de um sistema SCADA................................................. 25 
Figura 04 – Motor elétrico ................................................................................................... 25 
Figura 05 – Tipos de máquinas motrizes ............................................................................ 26 
Figura 06 - Bomba dinâmica radial .................................................................................... 27 
Figura 07 – Classificação dos tipos de bombas ................................................................... 27 
Figura 08 – Esquema prático do sistema ............................................................................ 29 
Figura 09 – Esquema prático do sistema ............................................................................ 31 
Figura 10 – Classificação dos tipos de bombas .................................................................. 36 
Figura 11- Válvula Solenoide ............................................................................................. 38 
Figura 12 – Relés ................................................................................................................. 40 
Figura 13 – Bloco de relés .................................................................................................. 40 
Figura 14 – Contator potência ............................................................................................ 40 
Figura 15 – Exemplos de IHMs Allen Bradley .................................................................. 41 
Figura 16 – Botões de comando .......................................................................................... 42 
Figura 17 – Botões de comando ......................................................................................... 43 
Figura 18 – Chave de boia .................................................................................................. 45 
Figura 19 – Aplicação da chave boia .................................................................................. 46 
Figura 20 – Escopo hidráulico ............................................................................................. 46 
Figura 21– Tela inicial .........................................................................................................48 
Figura 22 – Tela de funcionamento manual ....................................................................... 49 
Figura 23 – Tela de supervisão do sistema ......................................................................... 50 
Figura 24 – Tela de temporização ...................................................................................... 51 
Figura 25– Tela do Rs Logix 5000 .................................................................................... 52 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
Tabela 01 - Classificação das Linguagens de Programação ............................................... 21 
Tabela 02 - Tabela de custo do chassi ................................................................................ 32 
Tabela 03 – Custos elétricos ................................................................................................ 33 
Tabela 04 – Custos da Hidráulica ....................................................................................... 47 
Tabela 07 – Despesa total com o projeto ............................................................................ 54 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
CLP - Controlador Lógico Programável 
SDCD - Sistema digital de controle distribuído 
LED - Light Emitting Diode 
IL - Instruction List 
LD - Diagrama de Relés 
FBD - Function Block Diagram 
SFC - Sequential Flow Chart 
UCP - Unidade Central de processamento 
IHM - Interface homem máquina 
PID - Proporcional integral derivativo 
MAN - Metropolitan Area Network 
LAN - Local Area Network 
Unip - Universidade Paulista 
AC/DC - Conversor de corrente alternada para contínua 
mm - milímetro 
Ladder - diagrama de escada 
24Vcc - 24 Volts em corrente contínua 
SI - Sistema Internacional 
ST - Sistema Técnico 
IEC - International Electrotechnical Committee 
SIg - Sistema Inglês 
PA - Unidade de pressão em Pascal 
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas 
NEMA - National Electrical Manufacturers Association 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
SUMÁRIO 
Apresentação ....................................................................................................................... 13 
1 - Introdução....................................................................................................................... 14 
1.1 – Delimitação do estudo ................................................................................................ 15 
1.2 - Problema ..................................................................................................................... 15 
1.3 - Objetivo ....................................................................................................................... 16 
1.3.1 – Objetivo geral .......................................................................................................... 16 
1.3.2 – Procedimentos metodológicos ................................................................................. 16 
2 – Fundamentação teórica .................................................................................................. 17 
2.1 – Automação .................................................................................................................. 17 
2.2 – Automação Industrial ................................................................................................. 18 
2.2.1 – Controlador logico programável .............................................................................. 18 
2.3 – Redes .......................................................................................................................... 22 
2.3.1 - Definição .................................................................................................................. 22 
2.4 – Supervisório ................................................................................................................ 24 
2.4.1- Definição ................................................................................................................... 24 
2.5 – Maquinas elétricas ...................................................................................................... 25 
2.5.1 – Definição ................................................................................................................. 25 
2.5.2 – Bomba d’agua .......................................................................................................... 26 
2.5.2.1- Definição ................................................................................................................ 26 
2.5.3 – Classificação das bombas ........................................................................................ 27 
2.6 – Meio ambiente ............................................................................................................ 28 
3 – Desenvolvimento do projeto .......................................................................................... 28 
3.1 - Visão geral ................................................................................................................. 28 
3.2 - Fluxograma ................................................................................................................. 29 
3.2.1 – Conceitos ................................................................................................................. 29 
3.3 – Construção do Chassi ................................................................................................ 32 
3.4 – Projeto elétrico e quadro de comando ........................................................................ 33 
3.4.1 - Comunicação e CLP Rockwell utilizados ..................................................................... 35 
3.4.1.1 – Protocolo DF-1 ..................................................................................................... 35 
3.4.1.1.1 – Características protocolo DF-1 .......................................................................... 35 
3.4.1.1.1.2 – Aplicação do protocolo DF-1 ......................................................................... 36 
3.4.1.2 – Protocolo OPC ...................................................................................................... 36 
3.4.1.2.1 – Funcionamento do protocolo OPC .................................................................... 37 
 
 
12 
 
3.4.2 – Válvulas solenoides ................................................................................................ 37 
3.4.2.1 - Funcionamento da válvula solenoide .................................................................... 38 
3.4.2.2 – Tipos de válvulas solenoide quando à ação .......................................................... 39 
3.4.2.3 – Exemplos de válvulas solenoides ......................................................................... 39 
3.4.3 – Fonte AC/DC ........................................................................................................... 39 
3.4.4 – Relés e contatores ................................................................................................... 39 
3.4.5 – Interface Homem Máquina ...................................................................................... 40 
3.4.1 - Conceitos .................................................................................................................. 40 
3.4.6 – Botões e sinalizadores ............................................................................................. 42 
3.4.7 - Dijuntor ....................................................................................................................42 
3.4.8 - Sensores .................................................................................................................... 44 
3.4.8.1 – Chave de nível boia ............................................................................................. 45 
3.5 – Projeto hidráulico ....................................................................................................... 46 
3.5.1 – Descrição de funcionamento ................................................................................... 47 
3.5.2 - Descrição de funcionamento manual ....................................................................... 49 
3.5.3 - Descrição de funcionamento automático ................................................................. 50 
3.6 – Programação do ladder ............................................................................................... 51 
3.7 – Programação da IHM ................................................................................................. 52 
3.8 – Especificação técnica do projeto ................................................................................ 53 
3.9 - Segurança .................................................................................................................... 55 
3.9.1 – Botão de emergência .............................................................................................. 55 
3.9.2 – Circuito de comando 24V ........................................................................................ 55 
4 – Conclusão ...................................................................................................................... 56 
5 – Referência ...................................................................................................................... 57 
6 – Anexos .......................................................................................................................... 60 
6.1 - Lógica Ladder “Sistema automático” ........................................................................ 60 
6.2 – Lógica na IHM pag1 .................................................................................................. 61 
6.2.1 – Lógica na IHM pag2 ............................................................................................... 62 
6.3 - Lógica Ladder “Manual” ............................................................................................. 63 
6.4 - Lógica Ladder “Saídas ” pag1 ..................................................................................... 64 
6.4.1 - Lógica Ladder “Saídas ” pag2 ................................................................................. 65 
6.5 – Manual da válvula solenoide pag1 ............................................................................ 66 
 
13 
 
6.5.1 – Manual da válvula solenoide pag2 ......................................................................... 67 
6.5.2 – Manual da válvula solenoide pag3 ......................................................................... 68 
6.5.3 – Manual da válvula solenoide pag4 ......................................................................... 69 
6.5.4 – Manual da válvula solenoide pag5 .......................................................................... 70 
6.6 – Manual das bombas pag1 .......................................................................................... 71 
6.6.1 – Manual das bombas pag2 ....................................................................................... 72 
6.6.2 – Manual das bombas pag3 ....................................................................................... 73 
6.6.3 – Manual das bombas pag4 ....................................................................................... 74 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
APRESENTAÇÃO 
 
A Automatron é um grupo formado com o intuito de elaborar os projetos dos finais de 
período do curso de Automação Industrial da Universidade Paulista (UNIP-Manaus). O nome 
partiu da união das palavras Automação e Eletrônica. O grupo está fazendo o seu quarto projeto 
e é composto por seis integrantes que são: Renê Reis (Metodologista), Adriano (Mecânico), 
Carlos (Eletricista), Rorisvon (Líder) e Sedevan (Torneiro e Fresador Mecânico). 
A Instituição lançou um desafio para nossa equipe neste semestre, que foi, projetar, 
desenvolver e executar um sistema supervisório de controle de níveis de tanques. Onde o 
sistema 
Com este desafio lançado, nós da Automatron, entramos logo em ação adquirindo os 
materiais para montagem do equipamento. Todos os procedimentos foram acompanhados com 
supervisão do professor e orientador Marcelo da Silva Andion. 
As reuniões para montagem foram aos sábados no mesmo horário da aula, ou seja, 08:00 
às 12:00h. Nestes períodos o grupo montou e programou o equipamento em cinco finais de 
semana na oficina da Automatech instalações e manutenção. 
Este é um equipamento de fácil instalação e operação mostrando um alto e confiável 
desempenho para embalagem de produtos com qualidade assegurada. 
Queremos cumprimentar aos nossos clientes discentes, docentes e público em geral pela 
escolha da Automatron para assistir esta apresentação do nosso projeto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
1 - INTRODUÇÃO 
 
A utilização de maneira racional e consciente de recursos naturais é fundamental nos 
dias atuais, bens como a água e energia elétrica, são cada vez mais importantes em nossas vidas. 
Um sistema automatizado pode garantir, além do controle, economia e manutenção, através da 
tecnologia da informação. 
 A utilização da automação em projetos vem se tornando uma crescente com resultados 
cada vez mais diversificado e muito importante na otimização de processos industriais e não 
industriais. A automatização de processos também é um fator econômico importante, pois um 
processo bem ajustado, balanceado, regulado e supervisionado possui melhor qualidade, 
evitando desperdícios. 
A proposta deste trabalho é desenvolver um projeto de automação que possa controlar 
monitorar e gerenciar uma bomba submersa que devera abastecer duas cisternas distintas com 
controle de enchimento por eletroválvula e sensores de níveis. A função das cisternas e enviar 
água para suas caixas d´água (elevação para o castelo – tecnicamente) e todas essas funções 
devem ser monitoradas por um computador que tem instalado no seu sistema operacional um 
software de sistema supervisório, contendo alarmes e eventos, tela de comando liga/desliga, 
funcionamento manual, automático e remoto. Todos esses recursos buscam automatizar o 
sistema para minimizar a necessidade de intervenção humana nesse sistema e utilizar com mais 
precisão os recursos naturais evitando assim desperdício. 
Esse projeto de acordo com a demanda do mercado, no qual exigem monitoramento, 
reduz custos e é preciso, poderá ser aplicado em diversos processos industriais e não industriais, 
pois funcionalidade e praticidade atendem os requisitos que foram definidos. 
 
 
 
 
 
 
16 
 
1.1. Delimitação do estudo 
 
Nessa parte do trabalho, são realizadas comparações entre as soluções propostas e os 
resultados obtidos nas simulações e outros meios empregados no desenvolvimento dos sistemas 
de malha fechada, como meio de se avaliar os métodos práticos e teóricos empregados. 
Primeiramente, foram verificadas as questões relativas aos problemas que o projeto apresenta 
e as possíveis soluções que poderiam ser consideradas, a partir de então se levantou 
considerações sobre as tecnologias existentes no mercado que podem ser empregadas como 
soluçãoe a tecnologia se mostrou como alternativa viável, devido a sua grande utilização em 
indústrias, condomínios e residências. A partir desses aspectos o projeto foi iniciado. 
Basicamente, os projetos foram desenvolvidos de forma bastante similar, porém sempre se 
levou em consideração as particularidades de cada solução proposta. O primeiro modelo que 
foi desenvolvido considerando o monitoramento em tempo real do nível dos tanques (malha 
fechada) como objetivo principal. Para o segundo projeto, que é referenciado totalmente nas 
considerações realizadas na primeira solução, foi considerado outras variáveis, pois, como já 
citado, trata-se do controle e monitoramento do nível de todos os tanques. 
 
1.2. Problema 
 
Na elaboração tivemos que ter vários treinamentos do funcionamento que foi um desafio 
para nossa equipe de projetar, desenvolver e executar um sistema supervisório de controle de 
níveis de tanques. Com bomba de poço, duas cisternas e duas caixas d’água. 
Foi necessário ajuda dos colegas para adquirir os materiais necessários e matéria prima 
na construção do projeto, com custo e benefício a favor da equipe e outra dificuldade foi à 
programação, que foi encontrada várias forma de seu funcionamento de fazer do processo, umas 
delas que podemos citar é que não poderia ser uma fase de cada vez, ou seja, que o tanque 
reservatório (poço) iria encher primeiro e depois a caixa d’agua ,tivemos que refazer esse 
sistema ,achamos melhor encher todos ao mesmo tempo em que o sistema já detectará agua 
para o supervisório fazer sua parte com os indicativos da interface gráfica do programa nos 
mostrando seu funcionamento sem erros e problemas. 
17 
 
 
1.3. Objetivo 
 
O objetivo da construção desse projeto é projetar um sistema de supervisão de 
um poço artesiano, duas cisternas e dois tanques com elevação. A partir dessa proposta 
realizar o monitoramento dos instrumentos ativos envolvidos nesse processo. 
 
1.3.1. Objetivo geral 
Esse sistema será uma solução que apenas realizará o monitoramento do nível dos 
tanques, sendo naturalmente um sistema de malha fechado, ou seja, seu objetivo será eliminar 
o trabalho rotineiro de verificação do nível dos tanques, realizado manualmente algumas vezes 
durante o dia; porém todo controle e riscos inerentes ao processo manual de reabastecimento 
ainda estarão presentes. 
 
1.3.2. Procedimentos metodológicos 
 
Para a realização da montagem deste equipamento, foram utilizadas diversas fontes 
bibliográficas sendo as principais: livros, revistas, sites de internet, monografias, artigos 
científicos e internet. O trabalho também reúne conteúdos ministrados nas disciplinas do curso 
de graduação em Automação Industrial, tais como: 
 Hidráulica – Circuito com válvulas de simples via, bombas d’água, circuito hidráulico 
com reservatórios, tubulações, conexões e adaptadores. 
 Controle – O projeto trabalha com circuito em malha fechada, controladores de níveis; 
 Desenho – Aplicado na construção de esboços e diagramas. 
 Educação Ambiental – Utiliza neste projeto a água com o mínimo de desperdício. 
 Empreendedorismo – Resolvendo uma situação e/ou um problema complicado com a 
implementação de abastecimento. 
 Instrumentação – Temos mostradores nas telas da IHM com controle dos níveis. 
 Gestão da Qualidade – Controle de qualidade do produto para saúde dos abastecidos. 
 Microcontroladores e Microprocessadores (CLP) – Utilizado em Controlador Lógico 
Programável e na IHM. 
 Sistemas Supervisórios – Utilizado no software aplicado na Interface Homem Máquina; 
 Máquinas Elétricas – Vemos a aplicação nas bombas d’água do projeto. 
 Redes Industriais – Vemos a sua aplicação na comunicação entre IHM, CLP e PC; 
18 
 
 Lógica e Linguagem de Programação – Utilizada para construção do ladder; 
 Instalações Elétricas e Circuitos Elétricos – Instalações elétrica dos componentes com 
bombas, válvulas e sensores de níveis; 
 
1.3.3. Estrutura do trabalho 
Inicialmente são apresentados a Introdução, as delimitações da pesquisa, o problema e 
os objetivos da pesquisa, a justificativa, os procedimentos metodológicos e as características 
principais do protocolo OPC sinalização e interfaces de campo, topologia do protocolo HART 
baseia-se numa estrutura mestre-escravo, cabeamento, instalação ponto-a-ponto e multidrop, 
aplicação da tecnologia HART, No Capítulo 3 é apresentada comparativo entre os protocolos 
HART, PROFIBUS e DEVICENET. A Tecnologia HART no contexto da tecnologia 
PROFIBUS e DEVICENET a planta de resina com equipamentos HART; no Capítulo 4 As 
considerações finais. 
 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
2.1 Automação 
 
A palavra Automation foi inventada pelo marketing da indústria de equipamentos na 
década de 1960, e segundo (Moraes; Castrucci, 2001) buscava-se a ênfase da participação do 
computador no controle automático industrial. 
Segundo Ribeiro (2003), Automação é o controle de processos automáticos. Automático 
significa ter um mecanismo de atuação própria, que faça uma ação requerida em tempo 
determinado ou em resposta a certas condições. O conceito de automação varia com o ambiente 
e experiência da pessoa envolvida. 
Hoje, entende-se como automação qualquer sistema que se apoia em computadores 
com o intuito de substituir o trabalho humano e que vise soluções rápidas e econômicas para 
atingir os objetivos das indústrias e dos serviços (Moraes; Castrucci (2001). 
Como explica Ribeiro (2003), a história da humanidade é um longo processo de redução 
do esforço humano requerido para fazer trabalho. A sua preguiça é responsável pelo progresso 
e o aparecimento da automação. 
19 
 
 
2.2. Automação Industrial 
Ainda segundo Rosário (2005), a automação industrial pode ser entendida como uma 
tecnologia integradora de três áreas: a eletrônica responsável pelo hardware, a mecânica na 
forma de dispositivos mecânicos (atuadores) e a informática responsável pelo software queira 
controlar todo o sistema. Desse modo, para efetivar projetos nesta área exige-se uma grande 
gama de conhecimentos, impondo uma formação muito ampla e diversificada dos projetistas, 
ou então um trabalho de equipe muito bem coordenado com perfis interdisciplinares. Os 
grandes projetos neste campo envolvem uma infinidade de profissionais e os custos são 
suportados geralmente por grandes empresas. 
 
2.2.1. Controlador Lógico Programável (CLP) 
 
Controlador Lógico Programável segundo a NEMA – National Electrical 
Manufacturers Association), é um aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória 
programável para armazenar internamente instruções e para implementar funções específicas. 
Segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), é um equipamento eletrônico 
digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais. 
O controlador lógico programável é, literalmente, o cérebro de um sistema de automação 
industrial, ele realiza desde operações simples, como a entrada e saída de sinais até funções 
avançadas, como a comunicação com outro equipamento via rede industrial. 
 (Natale, 1995) explica que os controladores simplificam os quadros e painéis elétricos, 
pois com eles os circuitos elétricos são traduzidos em listas de instruções escritas em linguagem 
de alto nível (linguagem que se assemelha à utilizada pelo homem) e desta, através de um 
terminal de programação, é colocada no controlador programável. 
(Moraes; Castrucci,2001) divide a arquitetura do CLP em 5 principais partes: 
• Fonte de alimentação; 
• Unidade Central de Processamento (UCP); 
• Memórias dos tipos fixo e volátil; 
• Dispositivos de entrada e saída; 
• Terminal de programação;20 
 
A fonte de alimentação nos CLPs converte corrente alternada em contínua para 
alimentar o controlador. 
 
 
 
 
 
 
 
A Unidade central de processamento segue padrões similares às arquiteturas dos 
computadores digitais, os quais são compostos basicamente por um processador, um banco de 
memória (tanto para dados como para programas) e um barramento para interligação (controle, 
endereçamento de memória e fluxo de dados) entre elementos do sistema (Santos; Silveira, 
1999). 
Podemos dividir as memórias do controlador em: EPROM, Memória do Usuário, 
Memória de Dados e Memória-Imagem das Entradas e Saídas. A memória EPROM contém o 
programa monitor elaborado pelo fabricante, que faz o start-up do controlador, armazena dados 
e gerencia a seqüência de operações. A Memória de Dados guarda dados referente ao 
processamento do programa do usuário e a Memória-Imagem das Entradas e Saídas reproduz 
o estado dos periféricos de entrada e saída (Moraes e Castrucci 2001). 
Os módulos de entrada do controlador programável permitem que as informações do 
sistema cheguem. Pode-se conferir o funcionamento do mesmo através da figura 1, quando o 
circuito externo é fechado através do sensor, o LED sensibiliza o componente de base, fazendo 
circular corrente interna no circuito de baixa potência do controlador programável. 
Figura 01 – Arquitetura Básica de um CLP. 
Fonte: SILVA, 2012. 
21 
 
 
 
 
 
 Os módulos de saída podem ser acionados por três métodos: saída a Relé, saída a Triac 
e saída a Transistor. 
 Método de acionamento a Relé usa uma solenóide para fechar o contato na borneira de 
saída do controlador, fazendo com que sua vantagem esteja na robustez de seu módulo, 
que é praticamente imune a qualquer transiente de rede. No entanto sua vida útil é mais 
baixa comparando-a aos outros, entre 150.000 e 300.000 acionamentos. 
 Método de acionamento a Triac é utilizado quando a fonte é de corrente alternada, 
possibilita até 1x10^6 acionamentos. 
 Método de acionamento a Transistor é normalmente o mais usado, pode ser 
constituído por um transistor comum NPN ou do tipo efeito de campo (FET) e é 
recomendado quando são utilizadas fontes em corrente contínua, para 
acionamentos em alta freqüência. Permite até 1x10^6 acionamentos. 
 Finalizando a arquitetura dos controladores lógicos programáveis temos o terminal 
de programação, que segundo Natale (1995) é o meio de comunicação do usuário 
com o controlador, ou seja, é um periférico que pode ser desde um simples teclado 
com um mínimo de funções complexas até unidades de disco para o 
armazenamento dos diversos programas que possam existir. Pode ser também um 
micro PC normal, com software aplicativo que emula um terminal de 
programação. 
Figura 02 – Compact Logix 5000 
Fonte: http://www.intereng.com.br/produtos/rockwell-automation/acig/compactlogix-1768/ 
22 
 
 Para a boa utilização dos controladores lógicos programáveis o usuário precisa ter 
conhecimento sobre a programação do controlador e os métodos de 
endereçamento do mesmo, por isso os temas serão explanados a seguir. 
São várias as linguagens de programação utilizadas em controladores 
programáveis. O IEC (International Electrotechnical Committee) é o responsável pela 
padronização dessas linguagens de programação, sendo a norma IEC 1131-3 Programing 
Languages a recomendada em questão. Pode-se observar a classificação das linguagens 
de programação na tabela 1. 
 
CLASSES LINGUAGENS 
Tubulares Tabela de Decisão 
Textuais 
 IL (Instruction List) STStructured Text) 
 LD (Diagrama de Relés) 
Gráficas 
 
FBD (Function Block Diagram) 
SFC (Sequential Flow Chart) 
 
 
 
A classe de linguagens mais utilizada é a Gráfica, onde se encontram linguagens como 
Linguagem de Diagrama Sequencial (SequentialFlow Chart), Linguagem de Diagrama de 
Blocos e Linguagem Ladder. 
A linguagem Ladder foi a utilizada no projeto em questão por permitir programar desde 
funções binárias até funções matemáticas mais complexas. 
 
 
 
 
Tabela 01 Classificação das Linguagens de Programação 
Fonte: Moraes e Castrucci (2001) 
23 
 
2.3. Redes 
2.3.1. Definição 
Dispositivos de Campo São todos os dispositivos utilizados para fornecerem uma gama 
de informações sobre temperatura, umidade, pressão, a qualidade do ar, meteorologia, 
movimento, etc. Esses dispositivos são utilizados em plantas industriais tais como, refrigeração, 
energia, metalurgia, siderurgia, automotivo, alimentos, químicos ou qualquer sistema que possa 
ser automatizado. 
Sistemas Digitais de Controle Distribuído O Sistema digital de controle distribuído ou 
SDCD é um equipamento da área de automação industrial que tem como função primordial o 
controle de processos de forma a permitir uma otimização da produtividade industrial, 
estruturada na diminuição de custos de produção, melhoria na qualidade dos produtos, precisão 
das operações, segurança operacional, entre outros. Ele é composto basicamente por um 
conjunto integrado de dispositivos que se completam no cumprimento das suas diversas funções 
o sistema controlam e supervisiona o processo produtivo da unidade. Utilizam-se técnicas de 
processamento digitais(discreto) em oposição ao analógico(contínuo), com o objetivo de 
proporcionar uma manutenção no comportamento de um referido processo na planta da 
indústria, dentro de parâmetros já estabelecidos. O sistema é dotado de processadores e redes 
redundantes e permite uma descentralização do processamento de dados e decisões, através do 
uso de unidades remotas na planta. Além disso, o sistema oferece uma interface homem 
máquina (IHM) que permite o interfaceamento com controladores lógicos programáveis (CLP) 
e controladores PID, equipamentos de comunicação digital e sistemas em rede. É através das 
Unidades de Processamento, distribuídas nas áreas, que os sinais dos equipamentos de campo 
são processados de acordo com a estratégia programada. Estes sinais, transformados em 
informação de processo, são atualizados em tempo real nas telas de operação das Salas de 
Controle. 
 Usinas de geração elétrica e redes de abastecimento elétrico 
 Sistemas de controle de meio ambiente 
 Semáforos 
 Sinais de radio 
 Sistemas de tratamento de água 
 Refinarias de petróleo 
 Usinas químicas 
24 
 
 Indústria farmacêutica 
 Redes de sensores 
 Navios de transporte de carga seca a granel e Petroleiro 
Workstation – Estação de trabalho são computadores situados, em termos de potência 
de cálculo, entre o computador pessoal e o computador de grande porte, ou mainframe. 
MAN ( Metropolitan Area Network), também conhecida como MAN é o nome dado às 
redes que ocupam o perímetro de uma cidade. São mais rápidas e permitem que empresas com 
filiais em bairros diferentes se conectem entre si. 
LAN (Local Area Network, ou Rede Local). É uma rede onde seu tamanho se limita a 
apenas uma pequena região física. 
Mainframe é um computador de grande porte, dedicado normalmente ao processamento 
de um volume grande de informações. Os mainframes são capazes de oferecer serviços de 
processamento a milhares de usuários através de milhares de terminais conectados diretamente 
ou através de uma rede. (O termo mainframe se refere ao gabinete principal que alojava a 
unidade central de fogo nos primeiros computadores.). Hoje, segundo especialistas, há uma 
forte tendência de crescimento para este setor, inclusive com as novas versões do 
Cobol(principal linguagem usada nos Mainframes) usando ambiente gráfico. 
Protocolo é uma convenção ou padrão que controla e possibilita uma conexão, 
comunicação ou transferênciade dados entre dois sistemas computacionais. De maneira 
simples, um protocolo pode ser definido como "as regras que governam" a sintaxe, semântica 
e sincronização da comunicação. Os protocolos podem ser implementados pelo hadware ou 
software, ou ainda, por uma combinação dos dois. Resumidamente, podemos dizer que 
protocolo é a padronização do parâmetros dos tempos, número de caracteres, início e fim de 
bytes fazendo com que os sinais emitidos sejam “casados” normalmente organizados em frame. 
 
 
 
 
 
25 
 
2.4. Supervisório 
2.4.1 Definição 
 
Os sistemas supervisórios permitem que sejam monitoradas e rastreadas informações de 
um processo produtivo ou instalação física. Tais informações são coletadas através de 
equipamentos de aquisição de dados e, em seguida, manipulados, analisados, armazenados e, 
posteriormente, apresentados ao usuário. Estes sistemas também são chamados de SCADA 
(SILVA; SALVADOR, 2005, p.1). 
Existem vários tipos de sistemas sendo utilizados para gerenciar, controlar e monitorar 
qualquer tipo de planta industrial ou não, sendo os mais difundidos os Sistemas de Controle 
Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA) do inglês Supervisory Controle & Data 
Aquisition System, que é caracterizado como um processo de coleta, manipulação, análise e 
armazenamento de informações. As informações são provenientes do controle do CLP, 
podendo os softwares supervisórios gerenciar processos de qualquer tamanho ou natureza. 
Estes auxiliam no processo de implantação da qualidade e de movimentação de informações 
para gerenciamento e diretrizes. Desta forma, a escolha do software de supervisão é muito 
importante na estratégia de automação de uma empresa. 
Segundo Boyer (1993), um sistema SCADA permite a um operador, em uma localização 
central, controlar um processo distribuído em lugares distantes, como, óleo ou gás natural, 
sistemas de saneamento, ou complexos hidroelétricos, fazer set-point ou controlar processos 
distantes, abrir ou fechar válvulas ou chaves, monitorar alarmes, e armazenar informações de 
processo. 
 
 
 
 
 
 
 
26 
 
A Figura 03 mostra os componentes básicos de um sistema SCADA, desde a estação 
de monitoração central, onde está o software de supervisão, passando pela rede de comunicação, 
CLP, sensores e atuadores até as máquinas e equipamentos (processo). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.5. Máquinas Elétricas 
 
2.5.1. Definição 
 
Máquinas elétricas são dispositivos que fazem conversão eletromecânica de energia. O 
equipamento que converte energia elétrica (relacionada com tensão e corrente) em energia 
mecânica (torque, rotação) é denominado MOTOR ELÉTRICO. Ao contrário, a máquina que 
converte energia mecânica em energia elétrica é chamada de GERADOR ELÉTRICO. As 
máquinas elétricas são reversíveis, isto é, podem operar como motor ou gerador, como ilustra 
a figura 04 abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 03 – Componentes básicos de um sistema SCADA 
Fonte: http://www.mecatronicaatual.com.br/files/image/sistema_01.jpg 
27 
 
Um gerador elétrico deve estar mecanicamente acoplado a uma máquina motriz (ou 
máquina primária), capaz de fornecer energia mecânica, para movimentar a parte móvel do 
gerador. Exemplos de máquinas motrizes são: turbinas hidráulicas, turbinas à vapor, motor à 
combustão, motor elétrico, turbina eólica, etc. A Figura 05 alguns exemplos de máquinas 
motrizes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.5.2. Bomba d’água 
 
2.5.2.1. Definição 
 
Bomba é uma máquina operatriz hidráulica que transfere energia ao fluido com a 
finalidade de transportá-lo de um ponto a outro. Recebe energia de uma fonte motora qualquer 
e cede parte dessa energia ao fluido sob forma de energia de pressão, energia cinética ou ambas. 
Isso significa que ela aumenta a pressão e a velocidade do líquido. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 05 – Tipos de máquinas motrizes. 
Fonte: http://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariaeletrica/apostila.pdf 
 
28 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.5.3. Classificação das bombas 
 
A bomba é classificada pela sua aplicação ou pela forma com que a energia é cedida ao 
fluido. Normalmente existe uma relação estreita entre a aplicação e a característica da bomba 
que, por sua vez, está intimamente ligada à forma de ceder energia ao fluido. O esquema a 
seguir apresenta um quadro de classificação dos principais tipos de bombas. A classificação foi 
feita pela forma como a energia é fornecida ao fluido a ser transportado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 06 - Bomba dinâmica radial 
Fonte: Grupo Automatron 
 
Figura 07 – Classificação dos tipos de bombas 
Fonte: http://arquivos.portaldaindustria.com.br/app/conteudo_18/2014/04/22/6281/Bombas.pdf 
29 
 
2.6. Meio Ambiente 
Em janeiro de 1997, entrou em vigor a Lei nº 9.433/1997, também conhecida como Lei 
das Águas. O instrumento legal instituiu a Política Nacional de Recursos Hídricos (PNRH) e 
criou o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos (Singreh). Segundo a Lei das 
Águas, a Política Nacional de Recursos Hídricos tem seis fundamentos. A água é considerada 
um bem de domínio público e um recurso natural limitado, dotado de valor econômico. 
O território brasileiro contém cerca de 12% de toda a água doce do planeta. Ao todo, 
são 200 mil microbacias espalhadas em 12 regiões hidrográficas, como as bacias do São 
Francisco, do Paraná e a Amazônica (a mais extensa do mundo e 60% dela localizada no Brasil). 
É um enorme potencial hídrico, capaz de prover um volume de água por pessoa 19 vezes 
superior ao mínimo estabelecido pela Organização das Nações Unidas (ONU) – de 1.700 m³/s 
por habitante por ano. 
Apesar da abundância, os recursos hídricos brasileiros não são inesgotáveis. O acesso à 
água não é igual para todos. As características geográficas de cada região e as mudanças de 
vazão dos rios, que ocorrem devido às variações climáticas ao longo do ano, afetam a 
distribuição. 
 
3. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO 
 
3.1. Visão Geral 
 
No Brasil fica evidente em algumas regiões a falta de agua, tanto para o consumo 
humano como para a agricultura. A tecnologia de perfuração de poços artesianos é uma pratica 
comum nessas regiões, porém a automatização da estação de bombeamento, requer 
profissionais especialistas em ofertar o projeto. A solução para resolver esse problema foi o uso 
de um CLP – controlador lógico programável, bombas de sucção, IHM – interface homem 
maquina, sensores de níveis, válvulas solenoides, reles, contactoras, tubulações de PVC dentre 
outros componentes. Essa solução deverá realizar a alimentação dos distintos tanques, fazendo 
a sucção de água do poço artesiano, o sistema deverá monitorar todas as variáveis envolvidas 
no processo como: níveis dos reservatórios, abertura das válvulas, estado das bombas etc... A 
figura 08 mostra a visão geral do sistema. 
 
 
 
30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.2. Fluxograma 
3.2.1 Conceitos 
Fluxograma é um tipo de diagrama, e pode ser entendido como uma representação 
esquemática de um processo ou algoritmo, muitas vezes feito através de gráficos que ilustram 
de forma descomplicada a transição de informações entre os elementos que o compõem, ou 
seja, é a sequência operacional do desenvolvimento de um processo, o qual caracteriza: o 
trabalho que está sendo realizado, o tempo necessário para sua realização,a distância percorrida 
pelos documentos, quem está realizando o trabalho e como ele flui entre os participantes deste 
processo. 
Figura 08 – Esquema prático do sistema. 
Fonte: Grupo Automatron 
 
31 
 
Os fluxogramas são muito utilizados em projetos de software para representar a lógica 
interna dos programas, mas podem também ser usados para desenhar processos de negócio e o 
workflow que envolve diversos atores corporativos no exercício de suas atribuições. O 
Diagrama de fluxo de dados (DFD) utiliza do Fluxograma para modelagem e documentação de 
sistemas computacionais. 
O termo Fluxograma designa uma representação gráfica de um determinado processo 
ou fluxo de trabalho, efetuado geralmente com recurso a figuras geométricas normalizadas e as 
setas unindo essas figuras geométricas. Através desta representação gráfica é possível 
compreender de forma rápida e fácil a transição de informações ou documentos entre os 
elementos que participam no processo em causa. 
O fluxograma pode ser definido também como o gráfico em que se representa o percurso 
ou caminho percorrido por certo elemento (por exemplo, um determinado documento), através 
dos vários departamentos da organização, bem como o tratamento que cada um vai lhe dando. 
A existência de fluxogramas para cada um dos processos é fundamental para a 
simplificação e racionalização do trabalho, permitindo a compreensão e posterior otimização 
dos processos desenvolvidos em cada departamento ou área da organização. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 09 – Fluxograma do sistema 
Fonte: Grupo Automatron 
 
33 
 
3.3. Construção do CHASSI 
O Chassi foi construído a partir de varas de pipe (tubulação de aço inoxidável) de 28mm de 
diâmetro por 4M de comprimento. O Mesmo também é constituído de junções inoxidáveis, 
parafusos de 4mm, parafusos tarraxantes estrela de 3mm e folha de PVC. 
 O início da construção começou a partir das medidas dos componentes do projeto, como 
tanques, painel elétrico , bomba, poço. Após as medidas estabelecidas, iniciou o corte do paipe 
e fixação das respectivas junções. Após a montagem da estrutura metálica, o corte e fixação do 
PCV em suas respectivas posições, finalizando a montagem do chassi. Abaixo segue imagem 
do Chassi construído. 
Segue a lista de materiais utilizados logo abaixo na tabela 1: 
CUSTOS COM O CHASSI 
Item Qtd Unid Descrição Valor Unitário Soma 
1 12 m Pipe 20mm R$ 13,50 R$ 162,0 
2 8 pç H-16(curva) R$ 3,50 R$ 28,0 
3 12 pç H-4(união dupla) R$ 3,5 R$ 42,0 
4 8 pç H-3(junção curva) R$ 4,50 R$ 36,0 
5 12 pç H-1(união individual) R$ 3,0 R$ 36,0 
6 2 pç H-7(união cruzada) R$ 2,0 R$ 4,0 
7 8 pç Pé rosqueavel R$ 1,50 R$ 12,0 
8 4 m PVC R$ 5,50 R$ 22,0 
9 30 pç Parafusos tarraxantes e allen R$ 0,50 R$ 15,0 
 Total R$ 357,0 
Tabela 02 – Tabela de custo do Chassi 
Fonte: Automatron 
34 
 
3.4. Projeto elétrico e quadro de comando 
O painel elétrico é alimentado em 220V na parte de comando e alimenta uma fonte 
AC/DC Omron de 5A que alimenta o a IHM, os leds, relés, sinalizadores e cartões do CLP 
Compact Logix 5000. 
O diagrama elétrico, assim como todo projeto, foi elaborado por seus próprios 
integrantes da equipe Automatron. 
A instalação elétrica de comando é protegida por um disjuntor bipolar de 2A, onde 
alimenta a fonte em 220VAC e sair com 24VDC e também alimenta a fonte do CLP. 
O painel do sistema de controle é feito de chapa em aço nas medidas 
600x500x250mm e onde estão acomodados os componentes, tais como: o CLP, a fonte AD/DC, 
blocos de 4 relés, relés de 14 pinos com base, disjuntor bipolar, conversor e um barramento 
todos na parte interna do painel. 
Já parte frontal do painel, estão localizados os componentes, como: IHM (Interface 
Homem Máquina, o botão preto de guarda alta liga comando, o botão vermelho de guarda alta 
desliga comando, o sinalizador verde e o botão tipo soco para situação de emergência. 
 
 
CUSTOS ELÉTRICOS 
Item Qtd Unid Descrição Valor Unit. Soma 
01 01 pç Sinalizador verde Schneider 30mm R$ 50,00 R$ 50,00 
02 01 pç Quadro comando 600x400x200 Cemar R$ 180,00 R$ 180,00 
03 01 pç Botão guarda alta preto Schneider R$ 60,00 R$ 60,00 
04 01 pç Botão guarda alta vermelho Schneider R$ 60,00 R$ 60,00 
05 01 pç Botão tipo soco com trava Schneider R$ 80,00 R$ 80,00 
06 01 pç PanelView Plus 700 Allen Bradley R$ 5.500,00 R$5.500,00 
35 
 
07 01 pç Disjuntor bipolar32A Siemens R$ 30,00 R$ 30,00 
08 01 pç Contator tripolar 32A Siemens Sirius R$ 160,00 R$ 160,00 
09 01 pç CLP Compact Logix L31Allen Bradley R$ 1.200,00 R$1.200,00 
10 01 pç Prensa cabo 1.1/4” Cemar R$ 14,00 R$ 14,00 
11 01 pç Trilho Dimm Siemens R$ 9,00 R$ 9,00 
12 02 pç Eletrocalha PVC 30x50 Cemar R$ 14,00 R$ 28,00 
13 01 pç Fonte para CLP L31 Allen Bradley R$ 300,00 R$ 300,00 
14 01 pç Cartão de ent. analógico 1769-IF4 Allen R$ 600,00 R$ 600,00 
15 01 pç Cartão de ent. digital 1762-IQ16 Allen R$ 550,00 R$ 550,00 
16 01 pç Cartão de saída digital 1762-OB16 Allen R$ 550,00 R$ 550,00 
17 01 pç Mini Contator Potência CE07-10E Weg R$ 35,00 R$ 35,00 
18 04 pç Bloco de 4 relés 24VDC Omron R$ 70,00 R$ 280,00 
19 01 pç Fonte AC100-240V/DC24V Omron R$ 180,00 R$ 180,00 
20 01 pç Bloco de conectores SAK2,5mm2 Omron R$ 80,00 R$ 80,00 
21 06 pç Relé MY2N 24VDC com base Omron R$ 50,00 R$ 300,00 
22 04 pç Sensor indutivo E2K-L 13MC1 Omron R$ 180,00 R$ 720,00 
23 05 pç Sensor indutivo tipo bóia Icos R$ 50,00 R$ 250,00 
24 01 pç Cartão de saída analógico 1769-IF2 Allen R$ 600,00 R$ 600,00 
25 02 pç Eletroválvula SMC R$ 1.200,00 R$ 00,00 
26 01 pç Motobomba Wilo 350W R$ 380,00 R$ 380,00 
27 01 pç Cabo de comunicação Usb R$ 20,00 R$ 20,00 
28 01 pç Cabo 1mm2 x 100m R$ 45,00 R$ 45,00 
36 
 
 Total 12.261,00 
 
 
O painel elétrico é alimentado em 220V na parte de comando e alimenta uma fonte AC/DC 
Omron de 5A que alimenta, relés, sinalizadores e cartões do CLP Compact Logix 5000. 
O diagrama elétrico, assim como todo projeto, foi elaborado por seus próprios 
integrantes da equipe Automatron. 
A instalação elétrica de comando é protegida por um disjuntor bipolar de 10A, onde 
alimenta a fonte em 220V saindo com 24VDC e também alimenta a fonte do CLP. 
Ver diagrama elétrico no anexo II no final do artigo. 
3.4.1. Comunicação e CLP Rockwell utilizados 
3.4.1.1. Protocolo DF-1 
 
É um protocolo de comunicação assíncrona orientada a byte que é usado para se 
comunicar com Allen -Bradley RS- 232 módulos. RS-232 é um padrão para conexão de 
periféricos, como modems e impressoras, para um computador. É o padrão mais comum para 
portas seriais em computadores. Produtos Função Allen -Bradley estão em conformidade com 
um subconjunto dos padrões RS- 232. O protocolo de DF - 1 obriga a comunicação RS - 232 
para as necessidades do produto Allen - Bradley. Ou seja, que a estrutura de dados de entrada 
contém oito bits de dados, sem paridade e não exceda a taxa de transmissão de 19200. 
3.4.1.1.1. Características do DF1 
Protocolos de rede são agrupados em camadas. A International Standards Organization 
produziu um modelo Interconexão de Sistemas Abertos, que divide as tarefasde rede em sete 
camadas. A especificação DF1 afirma que ele opera em duas camadas: a camada de aplicação 
ea camada de enlace de dados. Por convenções padrões de rede, o que torna os padrões DF1 
dois protocolos distintos compartilhando o mesmo nome. 
 
Tabela 2 – Custos elétricos 
Fonte: Automatron 
37 
 
3.4.1.1.1.2 Aplicação do DF1 
A camada de aplicação do DF1 é uma interface de usuário para a camada de enlace de 
dados (DLL) funções do protocolo. A camada de aplicação gera mensagens que são enviadas 
pela camada de enlace de dados. 
 
 
 
3.4.1.2. Protocolo OPC 
O plc da rockwell usa o protocolo opc pra fazer a comunicação com todos os seus 
dispositivo. 
OPC é a sigla para “OLE for Process Control”, onde OLE significa “Object Linking and 
Embedding”. Este é o nome dado a uma interface padronizada de comunicação que foi criada 
na tentativa de minimizar os problemas relacionados à inconsistência dos “drivers” de 
equipamentos industriais de diferentes fabricantes. A “OPC Foundation” é a organização 
responsável pelas normas que estabelecem as características disponíveis aos clientes dos 
equipamentos que possuem o padrão OPC. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10 – Classificação dos tipos de bombas 
Fonte: http://www.mecatronicaatual.com.br/educacao/1298-o-que-opc 
38 
 
Os equipamentos dotados de comunicação via OPC (CLPs, câmeras industriais, robôs, 
etc.) disponibilizam dados internos em uma interface simplificada, onde aplicações externas 
podem interagir com a leitura e/ou escrita de valores em parâmetros, registradores de 
programas, resultados, etc. Cada fabricante disponibiliza os dados mais convenientes, de acordo 
com o equipamento. Normalmente, dados inerentes à segurança do equipamento não estarão 
mapeados no “driver” e consequentemente serão invisíveis ao usuário. 
A intermediação da comunicação entre aplicação cliente e equipamento é realizada por um 
servidor OPC (OPC Server). Este servidor possui os “drivers” referentes aos equipamentos 
suportados, e de acordo com o modelo configurado, disponibiliza a região de dados específica. 
Por exemplo, em uma comunicação com um CLP, é possível ler ou escrever valores de 
memórias internas, utilizadas no programa do usuário, ou até mesmo ler estado de entradas e 
saídas. Em câmeras industriais é possível obter o resultado da aplicação de análise de imagens, 
ou mesmo carregar as imagens, entre outras funcionalidades. 
 
3.4.1.2.1. Funcionamento do protocolo OPC 
A tecnologia OPC faz parte do .NET Framework, da Microsoft, e baseia-se na 
especificação COM (Component Object Model), a mesma tecnologia usada na plataforma 
ActiveX, que provêm conectividade e interoperabilidade entre diferentes aplicações de forma 
“plug-and-play”. Estes componentes determinam a infraestrutura das aplicações 
compartilhadas sob sistemas operacionais da Microsoft, como o Windows, abstraindo as 
funcionalidades dos sistemas de software e expondo-as de forma interativa, através de 
propriedades, métodos e eventos dos objetos da aplicação. 
Propriedades são características específicas do objeto. 
Métodos são funções que executam ações com o objeto. 
Eventos são mensagens que o objeto se utiliza para informar o mundo externo sobre 
acontecimentos do processo. 
 
39 
 
3.4.2. Válvulas Solenoides 
 A válvula solenoide é um equipamento que possuí utilizações em diversas áreas. Ela é 
constituída de duas principais partes, que são conhecidas por corpo e a bobina solenoide; As 
válvulas solenoides são utilizadas para diversas aplicações, como por exemplo: 
 
 
 
 
 
 
 Equipamento de lavanderia e lavagem a seco 
 Equipamento de lavagem e industrial 
 Autoclaves/esterilizadores 
 Compressores e bombas a vácuo 
 Máquinas de moldagem de plástico 
 Caldeiras de vapor 
 Máquinas para processamento de alimentos 
 Aspersores e sistemas de combate a incêndio 
 Equipamentos para dentistas 
 Máquinas de café 
 Caldeiras 
 
3.4.2.1. Funcionamento da Válvula Solenoide 
 
A válvula solenoide possui uma bobina que é formada por um fio enrolado através de 
um cilindro. Quando uma corrente elétrica passa por este fio, ela gera uma força no centro da 
bobina solenoide, fazendo com que o êmbolo da válvula seja acionado, criando assim o sistema 
de abertura e fechamento. 
Figura 11: Válvula Solenoide 
Fonte: www.danfoss.com 
 
40 
 
Outra parte que compões a válvula é o corpo. Este, por sua vez, possui um dispositivo 
que permite a passagem de um fluído ou não, quando sua haste é acionada pela força da bobina. 
Esta força é que faz o pino ser puxado para o centro da bobina, permitindo a passagem do fluído. 
O processo de fechamento da válvula solenoide ocorre quando a bobina perde energia, 
pois o pino exerce uma força através de seu peso e da mola que tem instalado. 
 
3.4.2.2. Tipos de Válvulas Solenoide quando à ação 
As válvulas solenoides podem ser classificas quanto ao seu tipo de ação, que 
podem ser ação direta ou indireta, sendo determinadas pelo tipo de operação. 
 Para baixas capacidades e pequenos orifícios de passagem de fluído, devem ser 
usadas as válvulas de Ação direta. Já a válvula solenoide de ação indireta, que é 
controlada por piloto, é utilizada em sistemas de grande porte. 
 
3.4.2.3. Exemplos de válvulas solenoide 
• Duas vias – Controle de Fluído e Automação Pneumática; 
• Três vias – Desvio e Convergência de fluxos; 
• Quatro e Cinco vias – Operação de Cilindros e Atuadores de Dupla Ação. 
 
3.4.3. Fonte AC/DC 
Uma fonte de alimentação é um equipamento usado para alimentar cargas elétricas. 
Cada dispositivo eletroeletrônico necessita de uma fonte para prover energia para seus 
componentes. Esta energia pode variar de acordo com a carga que este equipamento usa. Estas 
fontes de energia podem ser de corrente contínua como um conversor AC/DC ou um regulador 
de tensão, pode ser um Regulador linear, fonte de energia AC, Fonte de alimentação 
ininterrupta ou fonte de energia de alta tensão. 
 
 
 
41 
 
 
3.4.4. Relés e contatores 
Dispositivo que alimentado eletricamente gera uma ação mecânica da qual resulta o 
chaveamento de um sinal elétrico, ou seja, a corrente elétrica passando por uma bobina 
provocauma força mecânica em um núcleo metálico que comuta entre contatos. (Moraes,2001). 
Os Relés podem ser eletromecânicos, que usam um sinal de baixa corrente para armar 
um conjunto de contatos; temporizados, que possuem sistemas que retardam a operação após 
excitado; ou contatores, que têm a capacidade de chavear altas cargas de corrente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.4.5. IHM 
3.4.1. Conceitos 
 Segundo Moraes e Castrucci (2001) a necessidade da criação de uma interface surgiu 
quando se começou a trabalhar com sistemas automatizados complexos, de maneira a facilitar 
o trabalho da equipe encarregada da operação do sistema. Seu objetivo é permitir a supervisão 
e muitas vezes o comando de determinados pontos da planta automatizada. 
A IHM está normalmente próxima à linha de produção instalada na estação de trabalho, 
traduzindo os sinais vindo do CLP para sinais gráficos, de fácil entendimento. 
 
 
 
Figura 13 – Bloco de relés 
Fonte: Automatron. 
Figura 12 – Relés 
Fonte: Automatron. 
 
42 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O aparelho de interface irá trocar informações com o sistema de controle conectando-o 
ao controlador por um link de comunicação, o qual pode variar desde comunicação serial à rede 
de Ethernet. 
Assim sendo, o CLP envia sinais para o sistema supervisório (Interface HomemMáquina) por meio de tags, que são mensagens digitais que levam informações como o 
endereço dentro do CLP, para o caso de retorno da informação, e o tipo de tag. 
A IHM possue recursos que a tornam altamente atrativos, como as interfaces gráficas 
de usuário, que por meio da visualização gráfica em cores e com alta definição, torna-se muito 
mais prático e rápido obter informações precisas a respeito do status do 
processo.(Silveira,1999) 
Outro recurso da IHM é o armazenamento de receitas de produção, onde um 
Figura 15 – Exemplos de IHMs Allen Bradley 
Fonte: Automatron 
43 
 
conjunto de setpointsé armazenado e ao serem enviados ao controlador, definem as diversas 
parametrizações do sistema. Assim, torna-se possível, por exemplo, alterar rapidamente a 
quantidade de cada insumo na produção de telhas de concreto, como é o caso deste trabalho. 
As IHMs podem liberar a CPU do controlador da monitoração de situações 
anômalas do processo pela geração de sinais de alarme. Tal procedimento é feito pela constante 
monitoração das Tags suscetíveis a falhas por parte da IHM, que podem ter a vantagem, de em 
ocorrências, sugerir ao operador que providências devem ser tomadas diante de um defeito 
ocorrido.(Silveira,1999). Pode-se observar exemplos de IHMs na figura 10. 
 
3.4.6. Botões e sinalizadores 
As características dos botões utilizados são: 
- Botão de emergência: tipo soco com trava Ø 30, aro metálico, cabeça cogumelo Ø 57 
mm, vermelho, 1 NF/1NA; 
- Botão de impulsão: impulso com retorno por mola Ø 30, aro metálico, cabeça verde 
faceada Ø 30 mm, vermelho, 1 NF/1NA; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 16 – Botões de comando 
Fonte: Automatron 
44 
 
3.4.7. Disjuntor 
Um disjuntor é um dispositivo eletromecânico, que funciona como um interruptor 
automático, destinado a proteger uma determinada instalação elétrica contra possíveis danos 
causados por curto-circuitos e sobrecargas elétricas. A sua função básica é a de detectar picos 
de corrente que ultrapassem o adequado para o circuito, interrompendo-a imediatamente antes 
que os seus efeitos térmicos e mecânicos possam causar danos à instalação elétrica protegida. 
Uma das principais características dos disjuntores é a sua capacidade de poderem ser 
rearmados manualmente, depois de interromperem a corrente em virtude da ocorrência de uma 
falha. Diferem assim dos fusíveis, que têm a mesma função, mas que ficam inutilizados quando 
realizam a interrupção. Por outro lado, além de dispositivos de proteção, os disjuntores servem 
também de dispositivos de manobra, funcionando como interruptores normais que permitem 
interromper manualmente a passagem de corrente elétrica. 
Existem diversos tipos de disjuntores, que podem ser desde pequenos dispositivos que 
protegem a instalação elétrica de uma única habitação até grandes dispositivos que protegem 
os circuitos. xo uma fotografia do detalhe interno de um minidisjuntor termomagnético 
projetado para atender as Normas Internacionais (IEC), de corrente nominal de 10 ampères e 
montagem em trilho DIN. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1- Manopla - utilizada para fazer o fechamento ou a abertura manual do disjuntor. 
Também indica o estado do disjuntor (Ligado/Desligado ou desarmado). A maioria dos 
disjuntores são projetados de forma que o disjuntor desarme mesmo que a manopla seja 
segurada ou travada na posição "ligado". 
Figura 17 – Botões de comando 
Fonte: http://aglestemateriais.com.br 
45 
 
2 - Mecanismo atuador - Junta ou separa o sistema da rede elétrica. 
3 - Contatos - Permitem que a corrente flua quando o disjuntor está ligado e seja 
interrompida quando desligado. 
4 - Terminais 
5 - Trip bimetálico 
6 - Parafuso calibrador - permite que o fabricante ajuste precisamente a corrente de trip 
do dispositivo após montagem. 
7 - Solenóide ou Bobina 
8 - Câmara de Extinção de arco.lta tensão que alimentam uma cidade inteira. 
 
3.4.8. Sensores 
Os sensores são dispositivos que irão capturar as informações relativas ao estado do 
processo físico industrial e as transmitirem ao controlador do processo (Souza,2005). 
São como olhos e ouvidos do CLP. A maior parte dos CLP’s precisa reconhecer um 
sinal discreto (energizado ou desligado). Os dispositivos de entrada comunicam-se com o CLP 
ligando ou desligando a corrente por meio de contatos eletromecânicos ou de estado sólido. 
(Moraes; Castrucci, 2001). 
Monitorar, regular e controlar os processos são os objetivos dos desenvolvedores de 
tecnologias de detecção, mais especificamente dos sensores de presença, que podem ser 
divididos em sensores com contato e sensores sem contato.(Rockwell Automation,1999). Os 
sensores com contato são dispositivos eletromecânicos que necessitam de contato físico direto 
com o objeto alvo para detecção de mudanças. Um exemplo de sensor com contato são as 
chaves fim-de-curso, que são bastantes utilizadas devido sua robustez, fácil instalação e 
confiabilidade de operação. (Rockwell Automation,1999). 
 Já os sensores sem contato são dispositivos eletrônicos de estado sólido que criam um 
campo ou um feixe de energia e que reagem a distúrbios nesse campo. Um exemplo de sensor 
sem contato são os sensores fotoelétricos. (Rockwell Automation,1999) Albuquerque e 
Thomazini (2005) citam características dos sensores: 
 Sensibilidade: razão entre sinal de saída e entrada, quando existe grande variação de sua 
saída ocasionada por uma pequena variação em sua entrada o sensor é muito sensível. 
46 
 
 Exatidão: um instrumento tem grande exatidão quando o erro na medição é pequeno, ou 
seja, quando o instrumento fornece respostas próximas a um valor verdadeiro. 
 Alcance: faixa de valores na qual o sensor é capaz de receber entrada. 
 Velocidade de resposta: velocidade na qual a medida fornecida pelo sensor alcança o 
valor real do processo. 
 
3.4.8.1. Chave de nível boia 
 
Desenvolvida para controlar o nível de líquidos em tanques ou reservatórios, sendo 
instalada sempre lateralmente. 
São extremamente fáceis de instalar, manusear e operar, não necessitando de 
alimentação elétrica para sua operação, uma vez que utiliza um simples contato seco. 
 
 
 
 
 
 
Seu funcionamento não é afetado por determinadas características como variações que 
possam ocorrer de pressão e temperatura (desde que dentro dos limites especificados), 
condutividade ou a presença de espuma, gases/vapores sobre o líquido. 
• Características 
• Baixo custo 
• Fácil de instalar e ajustar 
• Requer manutenção mínima 
• Operação sem alimentação elétrica 
47 
 
• Versátil: utilizável em uma infinidade de aplicações 
Uma boia presa em uma de suas extremidades a uma haste transmite o movimento do 
líquido no interior do tanque a um magneto preso à outra extremidade desta mesma haste. Por 
meio de acoplamento magnético, este movimento é transferido a outro magneto existente no 
interior do invólucro (sem nenhum contato físico com o magneto anterior), provocando a 
comutação de um contato elétrico. 
 
Alarme de nível alto/baixo, controle de nível através de dispositivos como bombas ou 
válvulas envolvendo os mais diversos produtos como água, produtos químicos, entre outros, 
seja em tanques ou reservatórios são algumas aplicações típicas desta chave 
 
 
 
 
 
 
 
3.5. Projeto hidráulico 
 No projeto hidráulico foram utilizadas 03 bombas para poder atender o projeto, sendo: 
uma para bomba do poço e duas para elevação das caixas d’água , duas válvulas solenoides, 
união de PVC, joelhos, etc.. 
 
 
 
 
 
 
 
 Figura 20 – Tubulaçõesda hidráulica 
Fonte: Automatron 
Figura 19 – Aplicação da chave boia 
Fonte: Clube da eletrônica 
48 
 
 
 
 
CUSTOS HIDRÁULICOS 
Item Qtd Unid. Descrição Valor Unit. Soma 
01 06 m Tubo PVC 1/2” R$ 2,00 R$ 12,00 
02 04 pç Recipiente 5 litros R$ 12,00 R$ 48,00 
03 15 pç Joelho PVC 1/2” R$ 2,50 R$ 37,50 
04 06 pç União PVC 1/2" R$ 4,50 R$ 27,00 
05 01 pç União PVC 1" R$ 6,00 R$ 6,00 
06 03 pç Válvula fecho rápido 1/2" R$ 14,00 R$ 42,00 
07 01 pç Válvula fecho rápido 1" R$ 21,00 R$ 21,00 
08 04 pç Bucha redução PVC 1” x 3/4" R$ 2,00 R$ 8,00 
09 01 pç Tê PVC 3/4" R$ 2,00 R$ 2,00 
10 01 pç Bucha redução PVC 3/4" x 1/2" R$ 2,00 R$ 2,00 
11 06 pç Niple PVC 1/2" R$ 1,00 R$ 6,00 
12 02 pç Joelho redução PVC 3/4" x 1/2" R$ 2,50 R$ 5,00 
13 02 pç Tê PVC 1/2" R$ 2,00 R$ 4,00 
14 01 pç Tampão PVC 1/2" R$ 1,00 R$ 1,00 
15 04 rl Fita veda rosca R$ 3,00 R$ 12,00 
16 01 pç Recipiente inox R$ 100,00 R$ 100,00 
 Total R$ 333,50 
 
 
 
3.5.1. Descrição de funcionamento 
Este sistema supervisório foi projetado para realizar os serviços de controle com o 
mínimo de intervenção humana. Este sistema está preparado para executar serviços em prédios, 
condomínios, indústrias, sistemas de abastecimento em cidades, etc. 
Tabela 4 – Custos hidráulicos 
Fonte: Autobot 
49 
 
É um equipamento de fácil operação e conta com uma Interface Homem Máquina bem 
na frete do painel. Esta IHM tem basicamente quatro telas de supervisão, monitoramento e 
operação. 
Na tela inicial da Figura 21 temos as opções de funcionamento geral do sistema 
supervisório, listados logo abaixo: 
- ao ativar o softboton (manual) com a tecla F1 da IHM o sistema passa para tela de 
funcionamento em modo manual; 
- ao ativar o softboton (auto) com a tecla F2 da IHM o sistema passa para tela de 
funcionamento em modo automático; 
- ao ativar o softboton (tempo) com a tecla F3 da IHM o sistema passa para tela de ajuste 
dos tempos de retardo de enchimento; 
- ao ativar o softboton (manual – quando estiver no modo manual e auto – quando estiver 
no modo automático) com a tecla F4 da IHM o sistema é ativado para tais modos selecionados; 
- ao ativar o softboton (setup) com a tecla F5 da IHM o sistema passa para tela de setup 
da própria IHM. 
 
 
 
 
 
 
Figura 21 – Tela inicial 
Fonte: Automatron 
50 
 
3.7.1. Descrição do funcionamento manual 
O funcionamento manual faz os acionamentos do sistema independentes e mudando de 
estado qualquer saída. Para ir ao modo manual tecle a softbon manual na tela inicial com a tecla 
F1 e veja o procedimento como segue na tela da Figura 25 abaixo: 
 
- ao ativar a primeira softboton verde (liga) da esquerda pra direita a motobomba do 
poço com a tecla F1 da IHM liga para mandar pressurizar o sistema e a softboton vermelha 
(desliga), com a tecla F2 da IHM logo abaixo, desliga instantaneamente a motobomba 
despressurizando o sistema; 
- ao ativar a segunda softboton verde (liga) da esquerda pra direita, a eletroválvula 01 
de abastecimento da primeira cisterna, com a tecla F3 da IHM, liga para o seu enchimento e a 
softboton vermelha (desliga), com a tecla F4 da IHM logo abaixo, desliga instantaneamente a 
eletroválva 01 cessando o enchimento; 
- ao ativar a terceira softboton verde (liga) da esquerda pra direita, a eletroválvula 02 de 
abastecimento da segunda cisterna, com a tecla F5 da IHM, liga para o seu enchimento e a 
softboton vermelha (desliga), com a tecla F6 da IHM logo abaixo, desliga instantaneamente a 
eletroválva 02 cessando o enchimento; 
- ao ativar a quarta softboton verde (liga) da esquerda pra direita, a motobomba 02 de 
elevação para a primeira caixa d’água, com a tecla F7 da IHM, liga para o seu enchimento e a 
softboton vermelha (desliga), com a tecla F8 da IHM logo abaixo, desliga instantaneamente a 
motobomba 2 cessando o enchimento; 
- ao ativar a quinta softboton verde (liga) da esquerda pra direita, a motobomba 03 de 
elevação para a segunda caixa d’água, com a tecla F9 da IHM, liga para o seu enchimento e a 
Figura 22 – Tela de funcionamento manual 
Fonte: Automatron 
51 
 
softboton vermelha (desliga), com a tecla F10 da IHM logo abaixo, desliga instantaneamente a 
motobomba 03 cessando o enchimento; 
- para retorna a tela inicial tecle F12. 
 
3.7.2. Descrição do funcionamento automático 
Para o funcionamento em modo automático você vai seguir os seguintes passos: 
- ativar o softboton com a tecla F4 da IMH e aparecerá no softboton a palavra auto; 
- aguardar um delay de segurança de 8s e então iniciará o processo; 
- se as cisternas 01 e/ 02 não estiverem cheias a bomba do poço liga pressurizando o 
sistema; 
- dependendo de qual cisterna está com o nível máximo desligado, conta um tempo de 
delay para ligar a válvula 01 e/ou válvula 02 (o tempo de delay é para segurança e evitar que as 
válvulas liguem desnecessariamente); 
- se a caixa d’água 01 e/ou 02 estiverem com o nível máximo desligado automaticamente 
conta um delay para ligar as bombas de elevação 02 e/ou 03; 
- para garantir que a bomba do poço não funcione em vazio foi instalado uma bóia de 
nível mínimo para protege-la; 
- para garantir que as bombas das cisternas não funcione em vazio foi instalado uma 
bóia de nível mínimo para protege-las; 
- para retorna à tela principal ative o softboton retorno com a tecla F6 da IHM. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 23 – Tela de supervisão do sistema 
Fonte: Automatron 
52 
 
Para a segurança e o bom funcionamento do sistema supervisório, foi criado uma tela 
de delay para funcionamento das bombas d’água. 
- para entrar na tela de programação dos delays, ative o softboton tela de ajuste tempo 
com a tecla F3 da IHM; 
- para programar o tempo de delay para cisterna 01, ative o softboton cisterna 01 com a 
tecla F1 da IHM. Toque na caixa de ajuste do tempo e exibirá um teclado virtual para edição 
do preset do tempo desejado, confirme e aguarde um tempo para alteração; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- para programar o tempo de delay para cisterna 02, ative o softboton cisterna 02 com a 
tecla F2 da IHM. Toque na caixa de ajuste do tempo e exibirá um teclado virtual para edição 
do preset do tempo desejado, confirme e aguarde um tempo para alteração; 
- para programar o tempo de delay para caixa 02, ative o softboton caixa 02 com a tecla 
F4 da IHM. Toque na caixa de ajuste do tempo e exibirá um teclado virtual para edição do 
preset do tempo desejado, confirme e aguarde um tempo para alteração; 
- para retornar à tela inicial ativar o softboton retorno com a tecla F5 da IHM. 
 
3.6. Programação do ladder 
Para criação do ladder usou-se o software RSLogix 5000, ele é utilizado para 
programar o CLP CompactLogix. Nele, é possível escrever um programa em ladder ou nas 
outras linguagens da norma IEC 61131-3 (exceto “Lista de Instruções”), na criação de um 
Figura 24 – Tela de temporização 
Fonte: Automatron 
53 
 
projeto, na edição de um programa simples em ladder, na carga deste programa no CLP e na 
monitoração das variáveis do programa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.7. Programação da IHM 
Para criação do nosso projeto supervisório, utilizamos o software do próprio fabricante 
o FactoryTalk View® Studio, uma ferramenta bastante poderosa e intuitiva e de fácil 
programação, ambiente este de desenvolvimento