CLP Teoria B sica

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CFP1.06 - NAI Guia de Treinamento - CLP – Teoria Básica 
ÍNDICE ANALÍTICO 
 
Teoria 1 CLP ............................................................................3 
1.1 Conceitos Gerais: ..........................................................................................................3 
1.2 Automatização: .............................................................................................................3 
1.2.1 Sistemas de comando:................................................................................................4 
1.2.2 Sistemas de controle: .................................................................................................4 
1.3 Sistema de Automação Rígido X Sistema de Automação Flexível: .............................5 
1.4 Os controladores Lógicos Programáveis:......................................................................5 
1.4.1 Histórico: ...................................................................................................................6 
 
Teoria 2 CLP ............................................................................7 
2.1 Vantagens dos controladores lógicos programáveis em relação aos sistemas de 
controle automático convencionais: ........................................................................................7 
2.2 Princípio de Funcionamento: ............................................................................................7 
2.3 Programação dos CLPs: ....................................................................................................9 
2.3.1 A Linguagem LADDER: ............................................................................................9 
2.3.2 Operandos: ................................................................................................................10 
2.3.3 Elementos Básicos de Lógica: ..................................................................................10 
2.3.4 Instruction List (IL):..................................................................................................12 
 
Teoria 3 CLP ..........................................................................13 
3.1 Modularidade: .................................................................................................................13 
3.2 Módulo de CPU: .............................................................................................................14 
3.2.1 Scan Rate ou Tempo de Varredura: ..........................................................................14 
3.2.2 WDT – WatchDog Timer: ........................................................................................15 
3.2.3 Canais de comunicação serial: ..................................................................................15 
3.2.4 Módulo da C.P.U do CLP Digicon D-48:.................................................................15 
3.3 Módulos de Entrada e Saída:...........................................................................................16 
3.3.1 Módulos de Entradas e Saídas Digitais: ...................................................................16 
 3.3.1.1 Módulos de Entrada Digital em C.C.:...............................................................17 
 3.3.1.2 Módulo de Entrada Digital em C.A.:................................................................18 
 3.3.1.3 Módulo de Saída Digital:..................................................................................19 
 3.3.1.4 Módulos de Saída Digital em C.C.:...................................................................20 
3.3.1.5 Módulos de Saída Digitais de C.A. com TRIAC:.............................................20 
3.3.1.6 Módulos de Saídas Digitais a Relê:...................................................................21 
3.3.2 Módulos de Entradas e Saídas Analógicas: ..............................................................21 
 3.3.2.1 Unidade de Entrada Analógica:.........................................................................22 
 3.3.2.2 Unidade de Saída Analógica:............................................................................23 
3.4 Fontes de Alimentação:...................................................................................................23 
3.5 Módulos Especiais: .........................................................................................................24 
 
Teoria 4 CLP ..........................................................................25 
4 Funções Lógicas: ..........................................................................................................25 
 
Teoria 5 CLP ..........................................................................29 
5 Método da Cadeia Estacionária - Procedimentos para a Aplicação: ............................29 
5.1 Criar uma Lista de Alocação:..........................................................................................29 
5.2 Definindo Número de Linhas de Comando da Cadeia Estacionária:..............................30 
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5.2.1 Obtendo a Expressão Algébrica da Seqüência dos Movimentos:.............................30 
 5.3 Constituição de uma linha de comando da Cadeia Estacionária: ....................................30 
5.3.1 Os Quatro Elementos Básicos: .................................................................................30 
 5.4 Diagrama LADDER da Cadeia Estacionária: .................................................................31 
5.4.1 Estrutura Básica do Diagrama LADDER: ................................................................31 
5.4.2 Definindo os Endereços dos Elementos de Saída e do Contato Selo........................31 
5.4.3 Definindo os Contatos Habilitadores e o Contato de Desligamento: .......................32 
5.4.4 Definindo o Elemento Acionador..............................................................................32 
5.5 Operando em Ciclo Contínuo: ........................................................................................33 
5.6 Lógica de Acionamento dos Solenóides das Válvulas:...................................................33 
5.7 Acrescentando Botão de Emergência: ............................................................................34 
 
 Teoria 6 CLP ..........................................................................35 
6.1 O PADRÃO EIA RS-485................................................................................................35 
6.1.1 Características para os drivers: .................................................................................36 
6.1.2 Características para os receivers :.............................................................................36 
6.1.3 Conceito de Unidade de Carga: ................................................................................37 
 
Acrônimos Internacionais Utilizados com CLP .........................................39 
 
Questionário 1 CLP ..........................................................................40 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Teoria 1 CLP 
 
Objetivos: 
 
• Expor conceitos variados sobre o CLP – Controlador Lógico Programável; 
• Abordar a utilização do CLP na industria no controle de automação de processos. 
 
 
1.1 Conceitos Gerais: 
 
 As operações associadas ao controle de processosexistem na natureza desde que a 
primeira criatura surgiu na face da Terra. Podemos considerar controle de processo natural as 
operações que regulam algumas características físicas de suma importância para a vida 
humana, tais como a temperatura do corpo, a pressão sangüínea, a intensidade de luz na 
retina, o equilíbrio de líquidos no corpo, etc. Com o tempo, o homem sentiu a necessidade de 
regular alguns dos parâmetros físicos externos ao seu meio para manter as condições de vida e 
assim teve início o controle de processo artificial. 
 
O mercado consumidor cada vez mais competitivo tem exigido das indústrias produtos 
de melhor qualidade e de custo reduzido. Para atingir tais resultados, não basta apenas a 
perícia humana, é necessário também um bom nível de automação. 
 
 
1.2 Automatização: 
 
No início da industrialização, os processos industriais utilizavam o máximo da força da 
mão de obra. 
 
A produção era composta por etapas ou estágios, nos quais as pessoas desenvolviam 
sempre as mesmas funções, especializando-se em uma certa tarefa ou etapa da produção. 
Assim temos o princípio da produção seriada. 
 
O mesmo ocorria com as máquinas de produção, que eram específicas para uma dada 
aplicação, o que impedia seu uso em outras etapas da produção. Ou seja, uma determinada 
máquina só fazia furos e de um só tipo. 
 
Com o passar do tempo e a valorização do trabalhador, foi preciso fazer algumas 
alterações nas máquinas e equipamentos, de forma a resguardar a mão-de-obra de algumas 
funções inadequadas à estrutura física do homem. A máquina passou a fazer o trabalho mais 
pesado e o homem, a supervisioná-la. 
 
Com a finalidade de prover controle do sistema de produção, foram colocados sensores 
nas máquinas para indicar condições de funcionamento que garantissem o acionamento dos 
atuadores. 
 
Automatizar um sistema tornou-se muito mais viável à medida que a eletrônica passou a 
dispor de circuitos eletrônicos capazes de realizar funções lógicas e aritméticas com os sinais 
de entrada e gerar os respectivos sinais de saída. 
 
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Com este avanço, o controlador, os sensores, e os atuadores passaram a funcionar em 
conjunto, transformando o processo em um sistema automatizado, onde o próprio controlador 
toma decisões em função da situação dos sensores e aciona os atuadores. 
 
A automação de processos industriais pode ocorrer em duas formas básicas: 
 
• Sistemas de comando; 
• Sistemas de controle. 
 
1.2.1 Sistemas de comando: 
 
 Consiste num conjunto de elementos interligados em malha aberta, isto é, as 
informações processadas nesses elementos apresentam-se num único sentido, da entrada para 
a saída. 
 
1.2.2 Sistemas de controle: 
 
Consiste num conjunto de elementos interligados em malha fechada, isto é, além do 
fluxo de informação no sentido direto (da entrada para a saída), existe outro no sentido 
contrário (da saída para a entrada), chamado de realimentação (feedback). 
 
 
 
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1.3 Sistema de Automação Rígido X Sistema de Automação Flexível: 
 
Os primeiros sistemas de automação operavam por meio de componentes 
eletromecânicos, como relês e contatores. Neste caso, os sinais acoplados à máquina ou 
equipamento a ser automatizado acionam circuitos lógicos a relês que disparam as cargas e os 
atuadores. 
 
As máquinas de tear são bons exemplos da transição de um sistema de automação rígida 
para automação flexível. 
 
As primeiras máquinas de tear eram acionadas manualmente. Depois passaram a ser 
acionadas por comandos automáticos, entretanto, estes comandos só produziam um modelo de 
tecido, de padronagem, de desenho ou estampa. 
 
A introdução de um sistema automático flexível do tipo “placas perfuradas” no 
mecanismo de uma máquina de tear, pelo francês Jaquard, tornou-se possível produzir 
diversos padrões de tecido em um mesmo equipamento. Com o avanço da Eletrônica, as 
unidades de memória que armazenam os modelos de tecido a serem produzidos ganharam 
maior capacidade, permitindo armazenar mais informações. 
 
Os circuitos lógicos tornaram-se mais rápidos, mais compactos e capazes de receber mais 
informações de entrada, atuando sobre um maior número de dispositivos de saída. Chegamos 
assim, aos microcontroladores responsáveis por receber informações das entradas, associá-las 
às informações contidas na memória e a partir destas desenvolver uma lógica para acionar as 
saídas. 
 
Toda esta evolução nos levou a sistemas compactos com alta capacidade de controle, que 
permitem acionar inúmeras saídas em função de diversos sinais de entradas combinados 
logicamente. 
 
A parte mais interessante desta evolução é que toda a lógica de acionamento, em função 
das entradas, pode ser desenvolvida através de software, que determina ao controlador a 
seqüência de acionamento a ser desenvolvida. 
 
Assim, se a lógica pode ser alterada, podemos dizer que o sistema de controle, com 
esta característica, é um sistema flexível. 
 
Os Controladores Lógicos Programáveis são equipamentos eletrônicos de controle que 
atuam a partir desta filosofia. 
 
1.4 Os controladores Lógicos Programáveis: 
 
Os Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) são equipamentos eletrônicos de última 
geração utilizados em sistemas de automação flexíveis. Permitem desenvolver e alterar 
facilmente a lógica para acionamento das saídas em função das entradas. Desta forma, 
podemos associar diversos sinais de entrada para controlar diversas cargas ligadas em pontos 
de saída. 
 
 
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1.4.1 Histórico: 
 
O Controlador Lógico Programável - CLP nasceu praticamente dentro da indústria 
automobilística americana, especificamente na Hydronic Division da General Motors, em 
1968, devido a grande dificuldade de mudar a lógica de controle de painéis de comando a 
cada mudança na linha de montagem. Tais mudanças implicavam em altos gastos de tempo e 
dinheiro. 
 
Sob a liderança do engenheiro Richard Morley, foi preparada uma especificação que 
refletia as necessidades de muitos usuários de circuitos e relês, não só da indústria 
automobilística como de toda a indústria manufatureira. 
 
Nascia assim, um equipamento bastante versátil e de fácil utilização, que vem se 
aprimorando constantemente, diversificando cada vez mais os setores industriais e suas 
aplicações, o que justifica hoje um mercado mundial estimado em 4 bilhões de dólares anuais. 
 
Em 1978 a National Electrical Manufacures Association (NEMA) determinou a seguinte 
definição para CLP, denominada NEMA Standard ICS3-1978: 
 
Um equipamento de lógica digital, operando eletronicamente que usa memória 
programável para armazenamento interno das instruções de implementação 
específica, tais como: lógica seqüencial, temporização, contagem e operações 
aritméticas, para controle de máquinas e processos industriais com vários modelos 
de módulos de entradas e saídas digitais e analógicas em máquinas ou processos. 
 
O grande problema destes equipamentos era que sua arquitetura (chips e conexões) e 
programação (software) eram proprietários, ou seja, cada fabricante fazia da maneira que mais 
lhe adequava. 
 
Desde o seu aparecimento até hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lógicos como, 
por exemplo, a variedade de tipos de entradas e saídas, o aumento da velocidade de 
processamento, a inclusão de blocos lógicos complexos para tratamento das entradas e de 
módulos de interface com ousuário. 
 
Nos inícios dos anos 90, graças aos baixos custos das CPU's de mercado, deu-se grande 
ênfase ao desenvolvimento de CLP com microprocessadores comuns. Além disso, o preço 
destes componentes baixou muito, principalmente pela atuação da microeletrônica e 
otimização de hardware (equipamentos poderosos em pequeníssimo espaço físico e baixo 
consumo de potência). 
 
 
 
 
André Luis Lenz – 1998 – andrellenz@hotmail.com 
 
 
 
 
 
 
 
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Teoria 2 CLP 
 
Objetivos: 
 
• Apresentar o princípio de funcionamento do CLP – Controlador Lógico Programável. 
• Caracterizar a programação do CLP em linguagem LADDER. 
 
2.1 Vantagens dos controladores lógicos programáveis em relação aos 
sistemas de controle automáticos convencionais: 
 
Os Controladores Lógicos Programáveis apresentam uma estrutura funcional muito 
peculiar que é a facilidade com que podem ser acoplados a sistemas de comando de máquinas 
e a rapidez com que podem ser implantadas lógicas de acionamento através de programação. 
 
 Apresentam ainda as seguintes vantagens: 
 
• Ocupa menor espaço; 
• Requer menor potência elétrica; 
• Podem ser reutilizados; 
• São programáveis, permitindo alterar os parâmetros de controle; 
• Apresentam maior Confiabilidade; 
• Manutenção mais fácil; 
• Oferecem maior flexibilidade; 
• Apresentam interface de comunicação com outros CLPs e computadores de controle; 
• Permitem maior rapidez na elaboração do projeto do sistema. 
 
Podemos afirmar que projetos de automação e controle envolvendo CLPs reduzem o 
trabalho de desenvolvimento de hardware dos circuitos lógicos do acionamento, bem como os 
dispositivos e potência para acionamento das cargas e dos atuadores, uma vez que podemos 
escolher módulos de saída já prontos, adequados ao tipo de carga que queremos acionar. 
 
2.2 Princípio de Funcionamento: 
 
 Como o próprio nome já diz, o CLP (Controlador Lógico Programável) é um 
equipamento que realiza um comando ou controle de uma máquina a partir de um programa 
pré-definido. Assim se desejamos que o CLP realize alguma espécie de tarefa de controle em 
um sistema, devemos previamente programa-lo para tal. Essa programação não vem pronta do 
fabricante do CLP, mas sim é definida pelo usuário do CLP. O CLP seguirá rigidamente passo 
a passo à execução do programa do usuário e o resultado dependerá tão somente da 
programação executada. 
 
Existem diversos tipos de módulos de entrada e de saída que se adequam aos sinais 
desejados. 
 
Os módulos de entrada e saídas digitais são compostos de grupos de bits associados em 
conjuntos de 8 bits (1 byte) ou conjuntos de 16 bits (1 Word) de acordo com o tipo da CPU do 
CLP. 
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 Já as entradas analógicas correspondem a módulos conversores analógicos/digitais, de 
forma a converter o sinal de entrada em um valor digital, normalmente de 12 bits (4 096 
combinações) para que a CPU do controlador possa considerá-las e tratá-las. 
 
As saídas analógicas são módulos conversores de digital para analógico com a mesma 
característica de precisão, ou seja, na maioria são conversores de 12 bits, assim o controlador 
disponibiliza um valor binário que terá o seu correspondente na saída digital. 
 
Os sinais dos sensores ou transdutores acoplados à máquina ou equipamento são 
aplicados às entradas do controlador. 
 
A cada ciclo (denominado de varredura) todos os sinais vindos do meio externo e 
aplicados às entradas, são lidos e transferidos para a uma determinada área da unidade de 
memória interna do CLP. A esta área denominamos tabela imagem de entrada. 
 
Estes sinais são combinados entre si e combinados também aos sinais internos. Esta 
combinação corresponde à lógica funcional que é determinada pelo programa do usuário. O 
programa do usuário também se encontra armazenado em uma área da memória interna do 
CLP, denominada "tabela de programação". 
 
Ao término do ciclo de varredura, os resultados da lógica funcional são transferidos à 
tabela imagem de saída e então aplicados aos terminais de saída, provocando as atuações no 
meio externo. 
 
Podemos dizer que o CLP é um "microcontrolador" acrescido de dispositivos de E/S 
(Entrada/Saída), aplicado ao controle de um sistema ou de um processo. 
 
Para realizar a tarefa de controle, o processador do CLP simplesmente executa passo a 
passo o roteiro de instruções contido na tabela de programação que o usuário elaborou. 
 
Em detalhes, o processo de execução segue, aproximadamente, a rotina mostrada no 
fluxograma a seguir: 
 
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Inicio da 
Execução
Carrega o 
Programa do 
Usuário na Tabela 
de Programação
Monta e Inicializa 
a Tabela Imagem 
de Entrada com 
as Entradas 
Referidas
Monta e Inicializa 
a Tabela Imagem 
de Saída com as 
Saídas Referidas
Lê as Entradas e 
Atualiza Tabela 
Imagem de 
Entrada
Executa 
Linha a Linha 
o Programa 
do Usuário
Atualiza Tabela 
Imagem de Saída
Atualiza os 
Módulos de E/S
Verifica Estado do 
Sistema (CPU e 
Memória)
8 
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2.3 Programação dos CLPs: 
 
 Com o objetivo de responder a complexidade crescente dos sistemas de controle à 
diversidade de controladores incompatíveis entre si, a norma IEC 1131-3-Linguagens de 
Programação (1993) especifica as seguintes linguagens normalizadas: 
 
• LADDER DIAGRAM (LD) ou linguagem (diagrama) de contatos; 
• FUNCTION BLOCK DIAGRAM (FBD) ou esquema de blocos funcionais; 
• INSTRUCTION LIST (IL) ou lista de instruções; 
• STRUCTURED TEXT (ST) ou texto estruturado; 
• SEQUENTIAL FUNCTION CHART (SFC) ou diagrama funcional de seqüências. 
 
2.3.1 A Linguagem LADDER: 
 
Os CLPs vieram a substituir elementos/componentes eletroeletrônicos de 
acionamento, assim, a linguagem que é utilizada em maior escala na sua programação é 
similar à linguagem de diagramas lógicos de acionamento (diagrama de comandos elétricos) 
desenvolvidos por eletrotécnicos e técnicos em eletroeletrônica ou profissionais da área de 
controle, esta linguagem é denominada linguagem de contato ou simplesmente LADDER. 
 
Idealizando, podemos dizer que um CLP é semelhante a um grande painel elétrico 
com uma quantidade infinita de componentes de comando (relês, temporizadores, 
seqüenciadores, chaves, botões, etc.), sendo que cada componente de comando pode possuir 
um número infinito de contatos. De fato esses números só são limitados na prática pela 
capacidade de memória do CLP, que é finita. 
 
Na linguagem LADDER com relação à forma estética, os contados (sejam N.A. 
(normalmente abertos) ou N.F. (normalmente fechados)) são dispostos horizontalmente, da 
esquerda para a direita, formando uma linha de programa LADDER, com associações em 
série, em paralelo ou mista, e, com a linha terminando na extremidade direita em uma bobina 
de saída. As várias linhas de um programa são dispostas paralelamente umas as outras. 
Ex: 
 
A linguagem LADDER permite que se desenvolva lógicas combinatórias, seqüenciais 
e circuitos que envolvam ambas, utilizando como operandos para estas lógicas as entradas, 
saídas, estados auxiliares e registros numéricos. 
 
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Podemos desenvolver programas para CLPs que correspondam a operações lógicas 
combinacionais básicas da álgebra de Boole, como, por exemplo, a operação E. Na área de 
Elétrica,a operação E corresponde a uma associação séries de contatos do tipo N.A.. 
Assim, podemos afirmar que todas as funções lógicas combinacionais podem ser 
desenvolvidas em programação e executadas por CLPs, uma vez que todas derivam dos 
blocos básicos: Inversor, E e OU (para mais detalhes, veja o Capítulo 4 - Funções Lógicas). 
 
2.3.2 Operandos: 
 
O primeiro passo para utilizar um CLP é conhecer seu mapeamento de memória, onde 
o usuário irá descobrir em quais regiões da memória do CLP são guardadas as informações de 
entradas, saídas, estados internos auxiliares, temporizadores etc. 
 
Os fabricantes diferem muito entre si quanto à forma de apresentar este mapeamento, 
assim não é comum encontrar fabricantes que utilizem diretamente o mapeamento de sua 
memória RAM, para designar entradas, saídas etc. 
 
Os operandos solucionam esta questão. Os operandos que são elementos das funções 
lógicas estão alocados fisicamente dentro dos controladores lógicos programáveis, sendo que 
cada um deles apresenta uma função específica. 
 
Cada família de CLPs utiliza uma nomenclatura padrão para estes operandos, na 
maioria dos casos temos I ou E para entradas, O ou S para saídas, A para saídas 
auxiliares, R para registradores internos, M para memórias, K para constantes, T para 
temporizadores e C para contadores. 
 
Esta padronização varia de acordo com a família de CLPs, mas a estrutura do CLP 
Digicon D-48 é a apresentada neste capítulo. As particularidades dos CLPs são tratadas 
individualmente pelos fabricantes nos seus manuais. 
 
2.3.3 Elementos Básicos de Lógica: 
 
Devemos conhecer todos os elementos que serão utilizados no programa, os mais 
simples são os contatos: N.A. (NORMALMENTE ABERTO) e N.F. (NORMALMENTE 
FECHADO). 
 
Simbologia: +--] [--+ +--]/[--+ +-( )- 
 
 
 
 Contato Tipo N.A. Contato Tipo N.F. Bobina de saída 
 
O contato N.A. indica que a corrente somente passará pela célula onde este elemento 
se encontra se acionarmos o referido contato. 
 
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O contato N.F. indica que a corrente já está passando pela célula, desde que não 
acionemos o referido contato. Se este contato for acionado, ele deixa de passar corrente, 
abrindo o contato. Este elemento funciona, por si só, como um inversor. Se o acionarmos 
ele abre, não passa corrente; se não o acionarmos, ele permanece fechado, permitindo a 
passagem de corrente. 
 
A bobina de saída é um outro elemento muito comum nos circuitos de acionamento, 
como já discutimos. 
 
Os CLPs são equipamentos desenvolvidos para que eletricistas industriais possam 
trabalhar com eles sem grandes dificuldades, muitos dos conceitos envolvidos com este 
equipamento atendem as idéias dos primeiros circuitos elétricos, onde as saídas são bobinas 
de contatores ou relês. 
 
Assim, a uma bobina de saída podemos associar na lógica, contatos auxiliares que 
poderão ser fechados ou abertos, dependendo do sentido que queremos dar à lógica. Vamos 
verificar esta associação na figura abaixo: 
A saída S001.1 é uma saída real, ou seja, que pode ser acessada pelo meio externo, 
pela qual enviamos sinais para os atuadores, ao passo que a saída A001.1 é uma saída auxiliar, 
ou seja, virtual, que só tem efeito internamente ao controlador. 
 
O diagrama LADDER apresentado pode facilmente ser representado em um diagrama 
de comandos elétricos convencionais equivalente: 
 
 
A flexibilidade dos CLPs é percebida no momento de proceder-se alterações na lógica, 
que podem ocorrer com grande facilidade, sem que sejam necessárias alterações do hardware 
ou inclusão de componentes, esta é a principal característica dos sistemas de automação 
flexível e o que faz dos CLPs ferramentas de grande aplicação nas estruturas de automação. 
 
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2.3.4 Instruction List (IL): 
 
Além da linguagem por contatos, ou LADDER, outra forma de programação 
característica de CLPs muito conhecida é a INSTRUCTION LIST (IL) ou lista de 
instruções, onde a cada operação é associada uma instrução que pode ser interpretada e 
executada pela CPU do Controlador Lógico Programável. 
 
A norma IEC1131-3 define as características principais para a linguagem IL: 
 
• Séries de instruções: cada uma deve começar numa linha nova; 
• Uma instrução = um operador + um ou mais operandos separados por aspas; 
• Etiquetas opcionais seguidas por ":" 
• Comentário opcional deve formar o último elemento de uma linha e ser definida no 
começo e final por (* *); 
• Blocos de função lançados com a ajuda de um operador específico (CAL) ou 
utilizando entradas do bloco funcional como operadores. 
 
Sintaticamente, uma lista de instruções utiliza mnemônicos bastante semelhantes com 
os utilizados em linguagem Assembler de programação para microprocessadores e 
microcontroladores: 
 
Exemplos de IL: 
 
Etiqueta Operador Operando 
Comentário 
 
 LD 15 
 PV C10 
 LD %IX10 
 CU C10 
 
 
LIGA : LD % IX1 (* botão *) 
ANDN %MX5 
ST %QX2 (* liga *) 
L10 : LD %IW12 
ADD 1 
ST %MW41 
 JMP SET OUT 
 
O primeiro exemplo inclui um componente contador - C10 -, o que indica claramente 
que o CLP pode desenvolver operações lógicas seqüenciais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Teoria 3 CLP 
 
 
Objetivos: 
 
• Apresentar as características de hardware dos CLPs; 
• Apresentar a configuração de hardware do CLP Digicon D-48. 
 
 3.1 Modularidade: 
 
Os controladores lógicos programáveis de médio e grande porte são equipamentos 
disponibilizados em módulos, ou seja, cada configuração pode ser montada pelo usuário de 
acordo com a sua necessidade. Esta arquitetura também contribui para que a manutenção seja 
facilitada, uma vez que no caso de falha, será trocado apenas o cartão defeituoso. 
 
Em termos de arquitetura funcional, podemos apresentar a estrutura de um CLP divida 
em 5 partes: 
 
• Módulo de Entrada; 
• Unidade Central de Processamento (CPU); 
• Memória; 
• Módulo de Saída; 
• Fonte de Alimentação. 
 
 
A figura 3.1 nos dá uma visão geral das relações entre os diversos módulos que 
compõem o CLP. 
 
 
Podemos dizer que o CLP é um "microcontrolador" acrescido de dispositivos de E/S 
(Entrada/Saída), aplicado ao controle de um sistema ou de um processo. Os sinais aplicados 
às entradas dos CLPs podem ser digitais ou analógicos, bem como os sinais de saída podem 
apresentar estas mesmas condições. 
 
 
 
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3.2 Módulo de CPU 
 
 
O módulo da CPU ( ou U.C.P. – unidade central de processamento) e o principal 
módulo do CLP responsável pelo processamento dos dados e tomada das decisões em função 
do roteiro contido no seu software de base ou firmware. 
 
Basicamente seus blocos ou elementos internos são: 
 
9 Microprocessador; 
9 USART e sistema de comunicação; 
9 Memórias RAM com bateria para armazenagem do programa do usuário; 
9 Memória ROM e EPROM para abrigar o software de base; 
 
Para o módulo da CPU, devemos observar algumas características importantes: 
 
3.2.1 Scan Rate ou Tempo de Varredura: 
 
Os sinais elétricos provenientes dos sensores e dos transdutores, que se encontram 
alojados à máquina (equipamento ou processo) sãoaplicados às entradas do controlador. A 
cada ciclo (denominado de varredura) todos os sinais aplicados às entradas são lidos e 
transferidos para a unidade de memória interna denominada memória imagem de entrada. 
Estes sinais são associados entre si e aos sinais internos, esta associação corresponde à lógica 
de funcionamento que é programada pelo usuário. Ao término do ciclo de varredura, os 
resultados da lógica de acionamento são transferidos à memória imagem de saída e então 
aplicados aos terminais de saída. 
 
Este ciclo pode ser representado pelo fluxograma da figura 3.2. 
Inicialização da 
Execução
Leitura das Entradas 
e Atualização da 
Memória Imagem
Programa do 
Usuário
Atualização das 
Saídas referidas 
à Imagem
 
 
"Scan rate" ou “tempo de varredura”: significa o tempo de execução de um 
programa. 
 
ALLenz 04/2003 14 
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Grosso modo, neste tempo estão incluídos os seguintes procedimentos: 
 
• Leitura e atualização das entradas na memória; 
• Execução do programa de usuário; 
• Atualização de saídas na memória e aplicação das mesmas aos 
terminais de saída. 
 
A importância do scan rate aumenta à medida que os programas se tornam extensos 
(acima de 500 linhas de programa) ou o processo possua movimentos muito rápidos 
(exemplo: máquinas de embalagens). 
 
Os scan rates dos CLPs variam de 10 ms/1 kbyte de programação até 1 ms/1 kbyte. O 
que significa que em 1 segundo, o controlador executa de 100 a 1000 ciclos respectivamente 
para cada 1 kbyte de programação. 
 
Um programa bem elaborado também contribui para diminuir o scan rate do 
controlador, assim, o usuário sempre deve ter o hábito de trabalhar de maneira estruturada, 
valendo-se do recurso de sub-rotinas, otimizando desta forma a seqüência das instruções. 
 
3.2.2 WDT – WatchDog Timer: 
 
Outra característica importante de um CLP presente na CPU é a existência de um 
WATCHDOG TIMER. O WDT contribui para aumentar a segurança do sistema, trata-se de 
um temporìzador que monitora o tempo de varredura do CLP, se esse tempo for maior que o 
do WATCHDOG TIMER, o CLP será ressetado automaticamente, na reinicialização do 
mesmo será indicada a falha, que pode ter origem no hardware, ou no programa desenvolvido 
pelo usuário. 
 
3.2.3 Canais de comunicação serial: 
 
15 
A maioria dos controladores do mercado recebe os programas diretamente através do 
canal de comunicação, podendo em alguns modelos apresentar dois ou três canais, visando 
atender aplicações em rede, juntamente com impressoras seriais locais. O usuário deverá ficar 
atento quanto à necessidade dos canais seriais, observando os padrões elétricos disponíveis, 
sendo os mais usuais o RS232 (comunicação direta com o computador) e RS485, utilizado 
quando é necessário se comunicar com o CLP a longas distâncias, podendo chegar a um 
máximo de 1000 m sem repetidores. 
 
 É através do canal serial que iremos mudar a programação do CLP, 
podendo monitorar ou mudar valores do processo. 
 
3.2.4 Módulo da C.P.U do CLP Digicon D-48: 
 
No CLP Digicon D-48 o módulo da CPU e assinalado em seu painel 
frontal como CPU e apresenta um microprocessador de 16 bits da Motorola 
MC68H000FN10, de tecnologia de fabricação HCMOS, caracterizando-se 
pelo baixo consumo. O µprocessador trabalha com um clock de freqüência de 
7.3728 MHz gerado por cristal. 
ALLenz 04/2003 
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A USART do módulo da CPU é composta por dois chips MC68681 independentes. 
 
 As RAM e composta por um banco de chips de RAM do tipo estática 62252. Uma 
bateria de lítio de 3 V (ou de níquel-metal-hidreto) garante a memorização do o programa do 
usuário, mesmo se a fonte do CLP estiver desligada por até 2 anos. 
 
As EPROM são chips 27256. 
 
 No painel frontal, um conjunto de LEDS indica os principais estados da CPU, do 
programa do usuário e dos dispositivos de saída que podem ser desativados através de uma 
chave (ver figura 3.3). 
 
 A comunicação com o terminal de programação pode ser realizada dentro das normas 
RS 485 ou RS 232. O acesso é feito através de um conector DB-9 instalado no painel frontal 
do módulo. 
 
 A seleção dos modos de comunicação é feita através de um conjunto de straps que 
podem ser acessados na lateral do módulo. 
 
 Possui ainda dois acessos de comunicação serial RS 485: um para comunicação com 
IHM – Interface Homem Máquina e outro para comunicação do CLP numa rede de CLPs. 
 
3.3 Módulos de Entrada e Saída: 
 
 As entradas e saídas são as vias de ligação do CLP com o meio externo. São os 
elementos intermediários entre a CPU e os elemento transdutores e atuadores do campo. 
 
Existem diversos tipos de módulos de entrada e de saída que se adequam aos sinais 
desejados. 
 
Os módulos de entrada e saídas são compostos de grupos de bits associados em 
conjuntos de 8 bits (1 byte) ou conjuntos de 16 bits (1 word) de acordo com o tipo da CPU do 
CLP. 
 
Já as entradas analógicas correspondem a um conjunto de módulos conversores 
analógico/digital, de forma a converter o sinal de entrada em um valor digital, normalmente 
de 12 bits (4096 combinações) para que a CPU do controlador possa considerá-las e tratá-las. 
 
As saídas analógicas são módulos conversores digital/analógico que possuem a 
mesma característica de resolução, ou seja, na maioria dos casos são conversores de 12 bits, 
assim o controlador disponibiliza um valor binário que terá o seu correspondente na saída 
digital. 
 
3.3.1 Módulos de Entradas e Saídas Digitais: 
 
Os módulos de entradas e saídas digitais trabalham tanto com sinais de tensão 
contínua, quanto de sinais alternados. Para os níveis de C.C., o padrão adotado é de 24 V, o 
qual possui uma relação sinal/ruído adequada para ambientes industriais e 110 e 220 V, para 
níveis C.A. 
ALLenz 04/2003 16 
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3.3.1.1 Módulos de Entrada Digital em C.C.: 
 
Detectam e convertem sinais de comutação de entrada em níveis lógicos de tensão 
apropriados para serem usados na via de dados interna do CLP. 
 
A figura 3.4 nos dá uma visão geral do percurso feito pelo sinal da entrada digital. 
 
 
Um aspecto importante a ser considerado no esquema das entradas é que a parte lógica do 
circuito é desacoplada do sinal de entrada através de um acoplador óptico, o que assegura a 
integridade do circuito, caso ocorram problemas com o sinal de entrada, além de aumentar a 
imunidade a ruídos do sistema. 
 
No CLP Digicon D-48 temos o módulo denominado 16 IN DC 
que apresenta 16 vias de entradas digitais C.C. para 24 V. O sistema de 
endereçamento faz com que este módulo corresponda de fato a dois 
conjuntos de 8 vias cada. Assim, se endereçarmos o conjunto que se 
encontra assinalado no painel frontal do módulo como A-1 até A-8 com 
os endereços lógicos E001.1 até E001.8 respectivamente, o segundo 
conjunto que se encontra assinalado B-1 até B-8 terão como endereços 
lógicos E002.1 até E002.8 respectivamente. Ver figura 3.5 ao lado. 
 
Entre os diversos tipos de dispositivos (transdutores) os quais podem 
ser ligados nas entradas digitais, podemos citar: 
 
• Micro-chaves; 
• Chaves de fim de curso; 
• Sensores de proximidade; 
• Sensores de Limiar de Temperatura (Termostatos); 
• Sensores de Limiar de Pressão (Pressostatos); 
• Botões de ação momentânea (botões pulsadores). 
 
Toda entrada possui um LED, com a função de sinalizar no módulo que a entrada está 
acionada pela presença do sinal de campo. 
 
A comutação executada por um transdutor digital de correntecontínua pode ser do tipo 
"P" ou do tipo "N". 
 
A princípio não existe nenhuma vantagem de um tipo sobre o outro. No entanto por 
motivos de padronização, é conveniente adotarmos apenas um deles, assim teremos uma 
redução de itens de estoque, além de evitarmos incompatibilidades em função de termos 
comprado um cartão "P" e termos somente sensores "N", por exemplo. 
 
Mas, vamos à descrição dos tipos: 
 
Tipo P : Para acionar a entrada é necessário fornecer o potencial do borne positivo da 
fonte auxiliar ao borne da entrada. 
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A figura 3.6 exemplifica um circuito de entrada digital tipo P. 
 
Tipo N : Para acionar a entrada é necessário fornecer o potencial do borne negativo da 
fonte auxiliar ao borne da entrada. 
 
Em ambos os tipos, após o fotoacoplador existe um filtro formado por C1, R3 e R4, este 
filtro fará com que ruídos existentes na alimentação, típicas de ambientes de redes elétricas 
industriais, não causem um acionamento indevido no CLP, devido ao filtro, normalmente as 
entradas digitais não irão responder a uma freqüência maior que 1 kHz, exceto naquelas 
entradas especiais de contadores rápidos. 
 
O módulo 16 IN DC do CLP Digicon D-48 é do tipo “P”, assim com uma tensão de 
10V até 24V presente no borne da via temos nível lógico ”1” e o correspondente LED 
sinalizador estará acesso. Com uma tensão de 0 a 6V, ou se a via estiver desconectada, 
teremos nível “0” e o LED estará apagado. A via pode ser danificada caso conectemos a essa 
entrada tensões superiores a 30 Vcc. 
 
3.3.1.2 Módulo de Entrada Digital em C.A.: 
 
Da mesma maneira que as entradas de corrente contínua, as entradas digitais 
alternadas lêem sinais do processo, com a vantagem de podermos ter uma distância maior 
entre o CLP e o transdutor, pois a relação sinal/ruído é mais elevada em se tratando de sinais 
110 V ou 220 V. 
 
Via de regra, se os atuadores estão a uma distância superior a 50 m do controlador, 
devemos começar a pensar em trabalhar com entradas CA. É importante lembrar que 
trabalhando com níveis CA, devemos tomar mais cuidado com relação à isolação geral da 
instalação. Um bom exemplo de aplicação de módulos de entrada CA está em usinas 
hidroelétricas, onde os sensores podem estar situados a uma distância de até 500 m. A figura 
3.7 exemplifica um circuito de entrada digital em corrente alternada. 
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3.3.1.3 Módulo de Saída Digital: 
 
Converte sinais lógicos usados no Controlador Programável em sinais próprios 
capazes de energizar atuadores, normalmente possuem uma capacidade nominal de aciona-
mento de 2 A. A figura 3.8 nos dá uma visão geral do percurso feito pelo sinal de saída 
digital. 
 
 
Dentre os diversos tipos de atuadores, podemos citar: 
 
• Contatores; 
• Solenóides; 
• Relês; 
• Lâmpadas; 
• Indicadores. 
 
A comutação executada por uma unidade de saída pode ser em corrente contínua, 
corrente alternada ou a relês. 
 
3.3.1.4 Módulos de Saída Digital em C.C.: 
 
Tipo P: Nesta configuração devemos ligar a carga entre o potencial negativo da fonte 
de alimentação de 24 Vcc e o borne de saída. A figura 3.9 exemplifica o 
circuito de uma saída digital tipo P. 
 
 
 
Tipo N: Nesta configuração devemos ligar a carga entre o potencial 
positivo e o borne de saída. 
 
No CLP Digicon D-48 temos o módulo denominado 16 OUT DC que 
apresenta 16 vias de saídas digitais C.C. para 24 V. O sistema de endereçamento 
faz com que este módulo corresponda de fato a dois conjuntos de 8 vias cada. 
Assim, se endereçarmos o conjunto que se encontra assinalado no painel frontal 
do módulo como A-1 até A-8 com os endereços lógicos S001.1 até S001.8 
respectivamente, o segundo conjunto que se encontra assinalado B-1 até B-8 
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terão como endereços lógicos S002.1 até S002.8 respectivamente. Ver figura 3.10 ao lado. 
 
O módulo 16 OUT DC do CLP Digicon D-48 é do tipo “P”, assim com a saída 
ativada teremos nível lógico “1” e uma tensão com valor próximo do valor da tensão da fonte 
auxiliar (sendo o valor típico 24 V (32 V max.)) presente no borne da via de saída e o 
correspondente LED sinalizador estará acesso. Com a saída desativada teremos nível lógico 
“0” e o LED estará apagado. 
 
Deve-se ter o cuidado de não exceder o valor limite de corrente de saída em nível “1” 
que é de 500 mA. 
 
3.3.1.5 Módulos de Saída Digitais de C.A. com TRIAC: 
 
Os módulos de saída em corrente alternada são usados para acionar diretamente 
bobinas de contatores. A alimentação normalmente é do tipo full range, ou seja, é possível 
ligar cargas cuja alimentação esteja entre 90 Vca a 240 Vca. 
 
A figura 3.11 exemplifica o circuito de uma saída digital em corrente alternada. 
 
 
No circuito observamos alguns elementos importantes descritos a seguir: 
 
• Varistor: Protege contra o surto de tensão 
• RC: Protege contra disparo indevido - TRIAC: Isolado do sistema por acoplador 
ótico 
• TRIAC Isolado: normalmente é utilizado TRIAC Isolado com função de zero 
crossing; assim, só teremos o acionamento ou desacionamento quando, passarmos 
pelo "0" da senóide, evitando, por exemplo, a formação de faíscas quando 
chaveamos cargas indutivas. 
 
 
 
 
 
 
ALLenz 04/2003 20 
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3.3.1.6 Módulos de Saídas Digitais a Relê: 
 
Muito utilizado, em função da versatilidade quanto aos sinais a serem comutados, 
podendo ser ligadas tanto cargas em C.C. ou C.A. 
 
Apresentam desgaste mecânico proporcional ao número de chaveamentos realizados e 
a corrente que passa pelos contatos. Para aumentarmos a vida útil dos relês, devemos utilizá-
los como contatos auxiliares, ou seja, intercalar entre a saída do CLP e a carga um outro relê 
de maior potência, ou uma chave estática, conseguindo assim "poupar" os contatos do relê 
interno do CLP. 
 
As saídas a relê em geral possuem tempo de resposta mais lento do que a as saídas a 
transistor ou a TRIAC. 
 
A figura 3.12 exemplifica o circuito de uma saída a relê. 
 
O módulo 8 OUT RELE do CLP Digicon D-48 apresenta 8 saídas independentes a 
relê. Cada saída apresenta dois bornes (par a, b) que dão acesso internamente a um aos 
terminais de um contato de um relê do tipo N.A. Assim, por exemplo, se configurarmos o 
endereço do módulo 8 OUT RELE como sendo S003, cada par de bornes identificado por 
sua legenda assinalada no painel frontal do módulo e o seu respectivo endereço lógico será 
conforme a tabela a seguir (ver desenho 3.13): 
 
 
Legenda do Par de Bornes Endereço Lógico 
c1-a e c1-b S003.1 
c2-a e c2-b S003.2 
c3-a e c3-b S003.3 
c4-a e c4-b S003.4 
c5-a e c5-b S003.5 
c6-a e c6-b S003.6 
c7-a e c7-b S003.7 
c8-a e c8-b S003.8 
 
 
 Quando uma saída é ativada o seu respectivo contato se fecha e o 
LED acende. Os contatos dos relês módulo 8 OUT RELE do CLP 
Digicon D-48 do possuem tensão de isolação de 250 Vcc e corrente máxima de 2 A. 
 
ALLenz 04/2003 21 
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3.3.2 Módulos de Entradas e Saídas Analógicas: 
 
Existem diversas variáveis em sistemas a serem controlados que precisam de um 
"sensoreamento" analógico. 
 
Estes sensores analógicos, para fornecerem informações a um CLP, necessitam ser 
ligados a interfaces especiais, queconvertam o sinal analógico (de tensão e corrente) em 
sinais digitais para serem tratados pelo CLP. 
 
Estes módulos são chamados de I/O analógicos. Estas interfaces permitem o controle 
de sinais como pressão, temperatura, velocidade, vazão e etc. 
 
Existem módulos de entrada analógica, de saída analógica e com entradas e saídas 
analógicas. 
 
As grandezas elétricas tratadas nestes módulos são a tensão ou a corrente. E 
normalmente, identificamos estes módulos pelo número de entradas ou saídas, pelo tipo de 
grandeza a ser tratada e pelo número de bits que corresponderá a um valor analógico de 
entrada ou de saída. 
 
3.3.2.1 Unidade de Entrada Analógica: 
 
Converte sinais analógicos de entrada (em geral de 0 a 10 Vcc ou 4 a 20 mA) em 
valores numéricos na forma binária que são armazenados em registros e podem ser utilizados 
pelo controlador programável. 
 
A resolução das entradas analógicas é normalmente de 12 bits, ou seja, com uma 
escala de 4096 pontos, o que garante uma sensibilidade de 2,442 mV para o sistema analógico 
de 0 a 10 Vcc, desta forma teremos: 
 
Entradas 
( em volts ) 
Registro do CLP 
( em valor decimal ) 
0 0000 
4,9988 2047 
5,0012 2048 
10 4095 
 
 
O módulo 8 IN ANA do CLP Digicon D-48 apresenta um 
conjunto de 8 entradas analógicas, sendo que cada entrada é composta 
por dois bornes ( par IN e REF ) polarizados, sendo IN (+) e REF (-) 
, (ver desenho 3.14) e com impedância de entrada de 100 k Ω e proteção 
por fotoacopladores (um para cada bit de resolução do conversor A/D). 
 
Deve-se tomar o cuidado de respeitar a polaridade ao ligar-se um 
sensor ou transdutor a entrada analógica e também deve-se cuidar para 
que à mesma não venha a receber tensões superiores a 30 Vcc. 
 
 
ALLenz 04/2003 22 
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3.3.2.2 Unidade de Saída Analógica: 
 
Possui um conversor D/A que converte valores numéricos na 
forma binária que se encontram alocados nos registros do CLP em 
grandezas analógicas (presets de pressões, velocidade ou qualquer outro 
parâmetro em sinal elétrico variável), em geral na forma de tensão de 0 a 
10 Vcc ou de corrente 4 a 20 mA. 
A resolução do conversor é tipicamente de 12 bits o que permite 
discretizar até 4096 pontos. 
Por ser um sistema isolado, a quantidade de fotoacopladores é 
proporcional ao número de bits do conversor. 
Uma saída analógica se presta, basicamente a fornecer sinal 
analógico para comandar atuadores analógicos. Dentre os diversos tipos 
de atuadores analógicos, podemos citar: 
 
• Motores de CC; 
• Inversores de freqüência; 
• Válvulas proporcionais. 
 
O módulo 8 OUT I & V do CLP Digicon D-48 apresenta dois conjuntos de 4 saídas 
analógicas, sendo que o primeiro conjunto apresenta 4 saídas de corrente para sistemas de 4 a 
20 mA e o segundo conjunto são 4 saídas de tensão para sistemas –10 a +10 V. Em ambos os 
casos, cada saída é composta por dois bornes polarizados, sendo que, por exemplo, o par O1+ 
e O1- correspondem à uma saída para corrente e o par VO1 e o seu respectivo borne de terra 
correspondem a uma saída para tensão (ver desenho 3.15). 
 
Deve-se tomar o cuidado de respeitar a polaridade ao ligar-se um atuador analógico à 
uma saída analógica e deve-se cuidar para que à mesma não venha a receber tensões ou 
correntes do meio externo pois isso pode causar danos a interface ou ao conversor D/A do 
módulo. 
 
3.4 Fontes de Alimentação: 
 
As fontes de alimentação são encontradas em módulos externos, independentes das 
unidades centrais de processamento e dos módulos de entrada e de saída. 
 
Normalmente, as fontes são do tipo chaveadas, sendo alimentadas com tensão AC (90 
V a 240 V) ou DC (18V a 36V). 
 
Outra preocupação é quanto às tensões fornecidas para o CLP, pois além do padrão 5 
Vcc, alguns modelos também alimentam os módulos analógicos com +12 Vcc e -12 Vcc. O 
consumo é por fim outro fator que deve ser analisado, pois em função da quantidade de 
pontos a serem utilizados, é que teremos condições de dimensionar a fonte. Portanto, a fonte 
de alimentação deve ser escolhida por último, descobrindo junto ao fabricante qual o modelo 
de fonte mais adequada ao processo que se deseja automatizar. 
 
Para os CLPs de baixo custo, a fonte é incorporada ao módulo da CPU, visando 
diminuir encaixes e conseqüentemente, barateando o produto. Neste caso a preocupação se 
resume à alimentação do conjunto, uma vez que tanto as tensões quanto potências envolvidas 
serão logicamente compatíveis com o produto. 
ALLenz 04/2003 23 
 
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No CLP Digicon D-48 a fonte é modular podendo trabalhar a partir de rede C.A. de 
110 ou 220 V via seleção de straps internos e fornece três tensões de alimentação para os 
módulos do CLP: +5 Vcc, +12 Vcc e -12 Vcc. Dispõem também de uma fonte auxiliar de 24 
Vcc para alimentar os dispositivos conectados a E/S digital. 
 
3.5 Módulos Especiais: 
 
Os Controladores Programáveis aceitam uma infinidade de módulos especiais, os 
quais veremos mais adiante. Mas para que tenhamos uma visão geral, eis alguns módulos 
especiais que poderemos encontrar: 
 
• Módulo de entrada para termopares (medição de temperatura); 
• Módulo de entrada para PT100 (medição de temperatura); 
• Módulos de contagem rápida; 
• Módulos para controle de motor de passo; 
• Módulos para medição de parâmetros elétricos ( cos φ, V, I , Pot. ativa, Pot. 
reativa, Energia, etc); 
• Módulos de comunicação com redes. 
 
Para encerrar, podemos dizer que o melhor modelo de CLP é aquele que se adequa à 
necessidade e, portanto, apresenta as interfaces compatíveis com os sensores e atuadores a 
serem interligados. 
 
A diferença entre os modelos está basicamente em sua nomenclatura, simbologia, na 
programação. 
 
Sendo assim, podemos dizer que os Controladores Lógicos Programáveis são muito 
úteis, mas devem ter suas características bem especificadas para que possa funcionar a 
contento no controle de sistemas. 
 
 
André Luis Lenz – 1998 – andrellenz@hotmail.com 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALLenz 04/2003 24 
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Teoria 4 CLP 
 
Objetivo: 
 
 Relacionar a Linguagem LADDER com as Funções Lógicas (Portas Lógicas). 
 
4.1 Funções Lógicas: 
 
 Todas as funções lógicas, sejam as básicas (E, OU e NÃO) ou as derivadas (NÃO-E, NÃO-OU, OU-EXCLUSIVO e E-COINCIDÊNCIA), 
podem ser implementadas em Linguagem LADDER, conforme a tabela abaixo vai demonstrar: 
AB
00 
01 
10 
11
S 
0 
0 
0 
1
 
Funções Lógicas Básicas: 
Função / 
Simbologia 
Tabela 
Verdade 
Expressão 
de Saída 
Circuito Elétrico 
Equivalente 
Diagrama LADDER 
E 
 
 
 
 
 
 
 
 
S = AB 
OU 
 
 
 
 
 
 
 
 
S = A+B 
 
 
 
AB 
00 
01 
10 
11
S 
0 
1 
1 
1
ALLenz 04/2003 25 
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NÃO 
S = A 
 
Funções Lógicas Derivadas (Combinação das três Funções Lógicas Básicas): 
NÃO-E 
 
 
 
 
 
 
 
S = AB 
 
NÃO-OU 
 
S = A+B 
OU- 
EXCLUSIVO 
 
 
 
 
 
 
 
 
S = A⊕B 
 
 
A 
0 
1 
S 
1 
0 
AB 
00 
01 
10 
11
S 
1 
1 
1 
0
AB
00
01
10
11
0
0
0
S
1
AB 
00 
01 
10 
11 
S 
0 
1 
1 
0 
ALLenz 04/2003 26 
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E- 
COINCIDÊNCIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
S = A⊕B 
 
AB 
00 
01 
10 
11 
S 
1 
0 
0 
1 
 
Ex: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALLenz 04/2003 27 
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Teoria 5 Método da Cadeia Estacionária 
 
Objetivo: Utilizar o método da Cadeia estacionária para o desenvolvimento do programas 
LADDER para automatizar controles seqüenciais. 
 
Introdução: 
 
O uso do método da cadeia estacionária na resolução de comandos para uma seqüência de 
movimentos é uma excelente opção, pois permite resolver de uma maneira rápida, sistemática 
e independente do tipo de seqüência ser direta ou indireta. 
 
A cadeia estacionária é composta de dois diagramas: diagrama de comando e diagrama 
principal. 
 
5. Procedimentos para aplicação: 
 
5.1. Criar uma lista de alocação de variáveis é recomendável como primeiro passo: 
 
5.1.1 Liste todos os elementos de entradas, como por exemplo, chaves de partida e 
sensores de fim de curso de cilindros, de acordo com as legendas usadas no 
diagrama eletro-pneumático da situação-problema apresentada. 
 
5.1.2 Liste também todos os elementos de saída, que são basicamente os solenóides 
atuadores das válvulas. 
 
5.1.3 Associe cada elemento de E/S listado a uma variável E/S disponível no CLP. Ex: 
Elementos de Entrada: 
 
 Legenda Variável Descrição 
 B5 %I1.0 Botão de Partida 
 B1 %I1.1 Cilindro A Recuado 
 B2 %I1.2 Cilindro A Avançado 
 B3 %I1.3 Cilindro B Recuado 
 B4 %I1.4 Cilindro B Avançado 
ALLenz 04/2003 29 
CFP1.06 - NAI Guia de Treinamento - CLP – Teoria Básica 
Elementos de Saída: 
 
 Legenda Variável Descrição 
 Y1 %Q2.0 Atua Avanço do Cilindro A 
 Y2 %Q2.1 Atua Avanço do Cilindro B 
 Y3 %Q2.2 Atua Recuo do Cilindro B 
 
5.2. Definir o Número de Linhas do Diagrama de Comando da Cadeia Estacionária: 
 
Æ Uma cadeia estacionária terá a quantidade de linhas de comando igual a n +1, 
onde n é igual ao número de movimentos da seqüência. 
 
5.2.1 Obter a Representação Algébrica da Seqüência dos Movimentos: 
 
Ex: A+ B+ A- B- 
 
No exemplo em questão temos quatro movimentos. Assim, o comando de cadeia 
estacionária deverá ter cinco linhas. A última linha da cadeia estacionária serve para dar fim 
(desligamento) de toda cadeia. 
 
5.3 Constituição de uma Linha do diagrama de Comando da Cadeia Estacionária: 
 
5.3.1 É constituída de Quatro Elementos Básicos: 
 
ƒ Um contato do elemento acionador (contato tipo NA) 
 
Æ Elemento acionador é o causador do evento que dá ordem de partida 
para um dado movimento. 
 
ƒ Um contato do elemento habilitador (contato tipo NA): 
 
Æ Uma dada linha de comando na cadeira é sempre habilitada pela 
validação do elemento de saída da linha de comando imediatamente 
anterior. 
 
Existe uma exceção a essa regra, que é o caso da primeira linha da cadeira: 
 
Æ A primeira linha da cadeia não tem linha anterior a ela que a habilite. 
Assim, a primeira linha da cadeia não deve ter um contato do elemento 
habilitador, mais sim, no lugar deste, um contato de desligamento, que 
deve ser do tipo NF, o qual será ativado pela validação do elemento de 
saída da última linha de comando da cadeia. Note que, no caso de 
estarmos operando em modo de ciclo contínuo (no qual a seqüência se 
repete indefinidamente), a última linha da cadeia torna-se de fato a 
linha imediatamente anterior a primeira linha. 
 
ƒ Um contado de selo (contato tipo NA) 
 
Æ O contato de selo é colocado em paralelo com o contato do elemento 
acionador e refere-se ao elemento de saída da própria linha de 
comando em questão. 
ALLenz 04/2003 30 
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Existe uma exceção a essa regra: 
 
Æ A última linha de comando da cadeia não tem contato de selo, pois a 
função da mesma é apenas o de provocar o desligamento, linha a linha, 
toda a cadeia, colocando a mesma em condições de ser reiniciada. 
 
ƒ Um elemento de saída (no diagrama de comando da cadeia estacionária todas 
as bobina de saída devem ser do tipo do tipo Auxiliar) 
 
5.4 Diagrama Ladder da Cadeia Estacionária: 
 
5.4.1 Estrutura Básica do Diagrama Ladder da Cadeia Estacionária (antes de 
definir as os endereços ou símbolos das variáveis): 
 
Elemento de Saída Elemento Acionador 
Elemento Habilitador * Auxiliar 
Contato de Selo 
 
Î * Repare que a primeira linha não possui contato habilitador NA, mas sim contato de 
desligamento NF. 
 
5.4.2 Definindo os Endereços dos Elementos de Saída e dos Contatos de Selo: 
 
ALLenz 04/2003 31 
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Î Repare que os endereços foram escolhidos e dispostos numa seqüência ordenada, o que 
ajuda a manter uma certa organização no projeto e facilita a leitura, interpretação e 
manutenção do mesmo. 
 
Î Repare também que a última linha não possui contato de selo. 
 
5.4.3 Definindo os contatos habilitadores e o contado de desligamento: 
Contato de Desligamento 
Contatos de Habilitação 
 
Î Repare como o elemento de saída de cada linha da cadeia habilita através de um contato 
NA a linha imediatamente posterior. 
 
5.4.4 Definindo o Elemento Acionador: 
 
Esta é a parte da tarefa com um grau de dificuldade mais alto haja vista que requer que 
o desenvolvedor fique atento ao diagrama eletro-pneumático e também a seqüência dos 
movimentos. 
 
A cadeia estacionária define a etapa para cada um dos movimentos. É necessário 
“descobrir” qual é o elemento causador do evento que dispara cada um dos movimentos. 
 
 Normalmente o primeiro movimento é disparado a partir do acionamento de um botão 
de partida e cada um dos movimentos subseqüente será disparado a partir do acionamento 
do respectivo sensor de fim de curso do movimento anterior. 
 
 No exemplo em questão, temos a seqüência: 
 
 A+ B+ A- B- 
 
9 O primeiro movimento (movimento A+) é disparado pelo botão de partida B5 (%I1.0); 
 
9 O segundo movimento (movimento B+) é disparado pelo acionamento do sensor de 
fim de curso de A+, ou seja, o sensor B2 (%I1.2); 
 
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9 O terceiro movimento (movimento A-) é disparado pelo acionamento do sensor de fim 
de curso de B+, ou seja, o sensor B4 (%I1.4); 
 
9 O quarto (e último) movimento (movimento B-) é disparado pelo acionamento do 
sensor de fim de curso de A-, ou seja, o sensor B1 (%I1.1); 
 
Æ B- foi o último movimento (não há mais movimentos na seqüência). Uma vez 
terminada a seqüência é preciso desligar a cadeia (esta é a função da última 
linha da cadeia de comando). 
 
9 O desligamento da cadeia é disparado pelo acionamento do sensor de fim de B-, ou 
seja, do sensor B3 (%I1.3); 
 
Assim temos nosso diagrama Ladder completo, com todos os endereços. 
 
 
5.5 Lógica de Acionamento dos Solenóides das Válvulas: 
 
Você deve ter notado que apesar da cadeia de comandos definir a etapa para cada um 
dos movimentos, ela em si não está acionando diretamente nenhum solenóide de válvula. 
 
Assim a nossa cadeia estacionária (circuito de comando) precisa ser complementada 
com uma lógica de acionamento dos solenóides (circuito principal). 
 
Tal lógica poderá ser obtida a partir do seguinte questionamento: 
 
• Qual solenóide dever se acionar para provocar um dado movimento? 
 
• A válvulaé de duplo ou simples solenóide? 
 
No caso de válvula de duplo solenóide, além de acionar o solenóide relacionado ao 
movimento desejado, deve-se também cortar o solenóide do movimento oposto, caso 
contrário a contrapressão impediria o movimento desejado. 
ALLenz 04/2003 33 
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No caso de válvula de simples solenóide, o retorno é por mola, ou seja, para retornar 
deve-se apenas cortar o solenóide de avanço. 
 
Assim: 
 
9 O solenóide Y1 (%Q2.0) deve ser acionado para obter o movimento A+ (o qual ocorre 
na etapa de %M0); 
 
9 O solenóide Y2 (%Q2.1) deve ser acionado para obter o movimento B+ (o qual ocorre 
na etapa de %M1). Por tratar-se de uma válvula de duplo solenóide, Y2 deverá ser 
cortado logo no passo seguinte; 
 
9 O solenóide Y1 (%Q2.0) deve ser cortado para obter o movimento A-, o qual ocorre 
na etapa de %M2. Note que nesta mesma etapa devemos cortar também o solenóide 
Y2. 
 
9 O solenóide Y3 (%Q2.2) deve ser acionado para obter o movimento B- (o que ocorre 
na etapa %M3). Este solenóide será cortado automaticamente no fim da cadeia. 
 
Obtemos, portanto, o diagrama Ladder a seguir: 
 
 
5.6 Operando em Ciclo Contínuo: 
 
5.7 Acrescentando Botão de Emergência: 
 
 
André Luis Lenz – Fev./2003 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALLenz 04/2003 34 
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Teoria 6 CLP 
 
Objetivo: Apresentar características técnicas do sistema de comunicação serial RS485. 
 
 6.1 O PADRÃO EIA RS-485 
 
O padrão EIA RS-485, introduzido em 1983, é uma versão melhorada do EIA RS-422-
A. Uso crescente de linhas de transmissão de dados balanceada na distribuição de dados para 
vários componentes de sistemas e periféricos em cima de linhas relativamente longas 
provocou a necessidade por múltiplas combinações de driver/receiver em uma única linha de 
par trançado (Rede de Comunicação). 
 
EIA RS-485 leva em conta as exigências para transmissão de linha balanceada da RS-
422-A, além de características adicionais que permitem múltiplos drivers e receivers. A 
Figura 5.2 ilustra uma aplicação semelhante de Figura 5.1, mas com os drivers e receivers 
múltiplos. 
Legenda: RT = Resistência de terminação Vg = d.d.p. entre os terras 
 A, B = Interface Gerador-Linha A’, B’= Interface Linha-Carga 
 C = Terra do gerador C’ = Terra da carga 
Fig. 5.1 – Interface Digital Balanceada 
Fig. 5.2 – Interface Digital Balanceada Multiponto (Rede de Comunicação) 
 
ALLenz 04/2003 35 
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6.1.1 Características para os drivers: 
 
• Que um driver pode enviar sinal para até 32 unidades carga e com uma resistência de 
terminação de linha total de no mínimo 60 Ω (uma unidade de carga é tipicamente um 
driver passivo (em off-state ) e/ou um receiver). 
 
• Na saída de um driver, quando inibida (off-state), a corrente de fuga será de 100 µA ou 
menos com qualquer tensão de linha de -7V a 7V. 
 
• O driver será capaz de proporcionar para uma tensão diferencial de saída de 1.5 V até 5 V 
com tensões de linha de modo-comum de -7 V até 12 V. 
 
• Os drivers devem possuir auto-proteção contra contendas (múltiplos drivers que enviem 
sinal ao mesmo tempo para a linha de transmissão). Isso é, nenhum dano acontecerá aos 
drivers quando suas saídas são conectadas a uma fonte de tensão de - 7 V até 12 V se seu 
estado de saída é um binário 1, binário 0 ou passivo. 
 
6.1.2 Características para os receivers : 
 
• Alta resistência de entrada do receiver, 12 kΩ no mínimo. 
 
• Uma entrada do receiver com alcance de modo-comum de - 7 V para 12 V. 
 
• Sensibilidade diferencial de entrada de ±200 mV em cima de um alcance de modo-comum 
de -7 V até 12 V. 
 
Tabela 1. Padões EIA de Circuitos de Linha de Propósito Geral Populares 
 PARÂMETRO RS-232-C RS-423-A RS-422-A RS-485 
Modo de operação (1) Single-ended Single-ended Differential (1) Differential (1) 
Número de drivers e 
receivers permitidos 
1 Driver 
1 Receiver 
1 Driver 
10 Receivers 
1 Driver 
10 Receivers 
32 Drivers 
32 Receivers 
Comprimento máximo do cabo (ft) 50 4000 4000 4000 
Taxa de dados de máximo 
bits por segundo 
20K 100k 10M 10M 
Tensão de modo-comum máxima +25 V +6 V 6 V 
– 0.25 V 
12 V 
--7 V 
Saída do driver +5 V min 
+ 15 V max 
+ 3.6 V min 
+ 6.0 V max 
+2 V min + 1.5 V min 
Carga do driver 3 kΩ to 7 kΩ 450 Ω min 100 Ω min 60 Ω min 
Taxa de caída do driver 30 V/µs max Externally 
controlled 
NA NA 
Limite de corrente de curto 
Circuito do driver 
500 mA to Vcc 
or GRD 
150 mA to GRD 150 mA to 
GRD 
150 mA to GRD 
250 mA to -8 V 
or12V 
Power on NA NA NA 120 kΩ Resistência de saída do driver 
(estado de alta Z ) Power off 300 Ω 60 kΩ 60 kΩ 120 kΩ 
Resistência de entrada do receiver Ω 3 kΩ to 7 kΩ 4 kΩ 4 kΩ 12 kΩ 
Sensibilidade do receiver + - 3 V + - 200 mV + - 200 mV + - 200 mV 
 
ALLenz 04/2003 36 
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6.1.3 Conceito de Unidade de Carga: 
 
O número máximo de drivers e receivers que podem ser colocados (interligados) em 
uma única via de comunicação depende das suas respectivas características de carga que são 
relativas à definição de uma "UNIDADE DE CARGA" (U.L., Unit Load). O padrão RS-485 
recomendam um máximo de 32 unidades carga (U.L.) por linha. 
 
 Uma U.L. é definido (na pior das hipóteses) como uma carga que permite o 1 mA de 
corrente sob uma máxima tensão modo-comum tensão de l2 V. As cargas podem consistir em 
receivers de e/ou de drivers mas não inclui os resistor de terminação de linha que podem 
apresentar uma carga adicional de até no mínimo 60 Ω no total. 
 
Exemplo: A produção inicial dos C.I.s SN75172 (drivers) e SN75173 (receivers). 
 
• Corrente de fuga de saída do driver no estado passivo e com 12 V de tensão na saída 
tensão é de 0.1 mA max . 
 
• A corrente de entrada do receiver à uma Vin de 12 V é de 1 mA max . (2) 
 
• O driver representa 0.1 mA / 1.0 mA, ou seja, 0.1 U.L. 
 
• O receiver representa 1.0 mA/1.0 mA ou 1 U.L. 
 
• Como um par eles representam 1.1 mA / 1.0 mA ou 1.l U.L. Então, 32/1.1 ou 29 pares 
representariam o máximo recomendado de 32 unidade de cargas. 
 
(1) Os Drivers e Receptores de Linha Diferencial. 
 
A habilidade para transmitir dados de uma localidade para outra sem erros requer 
imunidade a ruído. Para taxa de dados elevadas, em linhas longas ou sob condições 
ruidosas, a transmissão diferencial de dados leva vantagem porque é mais imune a 
interferência de ruído do que a transmissão single-ended. A figura 5.3 ilustra as fontes 
de tensão de ruído básicas impostas a uma linha de transmissão de dados diferencial, 
ou equilibrada. 
ALLenz 04/2003 37 
 Fig. 5.3 
CFP1.06 - NAI Guia de Treinamento - CLP – Teoria Básica 
Tensões induzidas sobre as linhas de dados pelo ruído de terra ou transientes de 
chaveamento aparecem como sinais de modo-comum na entrada do receptor. 
Considerando que o receptor tem uma entrada diferencial ela só responde aos sinais de 
dados diferencial (veja Figura 5.3). Os drivers e receptores diferencial podem operar 
seguramente dentro do alcances da tensão de modo-comum especificada. Os drivers 
de linha de diferencial são projetados para aplicações de propósitos gerais como 
também para padrõesespecíficos. 
 
(2) Na produção após 1984 dos C.I.s SN75172B (drivers) e SN75173A (receivers), a 
corrente de entrada (IIN) para VIN de 12 V, passou a ser de 0.6 mA, assim, embora não 
tenha havido nenhuma mudança na carga do driver, o receiver representa só 0.6 U.L 
agora. Daí, um par de driver-receiver representa 0.7 U.L. e então 32 U.L./0.7 U.L. por 
par ou 45 destas estações driver-receiver poderiam ser dirigidas em uma linha de 
transmissão de par trançado. 
 
 
André Luis Lenz – 1998 - andrellenz@hotmail.com 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALLenz 04/2003 38 
CFP1.06 - NAI Guia de Treinamento - CLP – Teoria Básica 
Acrônimos Internacionais Utilizados com CLP 
 
 
 
ASCII American Standard Code for Information Interchange 
BCD Binary Coded Decimal 
CSA Canadian Standards Association 
DIO Distributed I/O 
EIA Electronic Industries Association 
EMI ElectroMagnetic Interference 
HMI Human Machine Interface 
IEC International Electrotechnical Commission 
IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers 
I/O Input(s) and/or Output(s) 
ISO International Standards Organization 
LL Ladder Logic 
LSB Least Significant Bit 
MMI Man Machine Interface 
MODICON MOdular DIgital CONtoller 
MSB Most Significant Bit 
PID Proportional Integral Derivative (feedback control) 
RF Radio Frequency 
RIO Remote I/O 
RTU Remote Terminal Unit 
SCADA Supervisory Control And Data Acquisition 
TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALLenz 04/2003 39 
 
CFP1.06 - NAI Guia de Treinamento - CLP – Teoria Básica 
Questionário 1 CLP 
 
Objetivo: 
 
Testar e fixar os conhecimentos teóricos dos capítulos 1,2 e 3 de Controladores 
Lógicos Programáveis – CLP 
 
Questões: 
 
1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
6. 
7. 
8. 
9. 
10. 
11. 
12. 
13. 
14. 
15. 
16. 
17. 
18. 
Explique a diferença entre sistema de comando e sistema de controle. / 1 
 
Em decorrência de qual necessidade surgiram os primeiros CLPs ? / 1 
 
Dê a definição do que é um CLP ? / 1 
 
Quais vantagens um CLP apresenta em relação aos sistemas de controle automáticos 
convencionais? / 2 
 
Descreva sucintamente o princípio de funcionamento dos CLPs ? / 2 
 
Quais são as áreas em que se divide a memória de um CLP e quais as informações que 
estão contidas nessas áreas ? / 2 / 3 
 
Descreva o processo pelo qual o CLP executa um programa ? / 2 / 3 
 
Do que trata a norma IEC 1131-3 e qual sua especificação ? / 2 
 
Qual a forma estética de uma linha de programa LADDER ? / 2 
 
Quais são os três elementos básicos de lógica da linguagem LADDER ? / 2 
 
Elabore um digrama de blocos apresentando a estrutura de um CLP ? / 3 
 
 Qual a função do módulo da CPU ? / 3 
 
Quais são as três principais características da CPU ? / 3 
 
Quais os níveis de tensão e qual o tipo de proteção empregados nos módulos de entradas e 
de saídas digitais ? / 3 
 
Quais as principais características do módulo de entradas digitais do CLP Digicon 
D-48 ? / 3 
 
Quais as principais características do módulo de saídas digitais do CLP Digicon D-48 ? / 
3 
 
Quais os tipos de sinais analógico que tipicamente são empregados para serem enviados e 
recebidos pelos módulos de saídas e entradas analógicas? 
 
Explique a diferença entre os padrões de comunicação serial RS232 e RS485 adotado 
pelos CLP ? 
ALLenz 04/2003 40