Controladores Programáveis

ESTÁCIO

REGINALDO FREITAS

em 01/06/2019

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138 pág.

Livro - Automação Industrial_DIGITAL PAGES

FAEL

44 pág.

SISTEMAS-DE-AUTOMAÇÃO-INDUSTRIAL

UNIP

353 pág.

Controladores_Logicos_Programaveis_Siste

128 pág.

Perguntas dessa disciplina

ETAPA 1 - Apresentação do Desafio Profissional Você foi contratado como engenheiro responsável pela integração e automação de um novo setor de uma ...

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Imagine que você faz parte de uma equipe responsável por desenvolver um sistema embarcado para controle de iluminação e ventilação automática de um...

UNA

Imagine que você faz parte de uma equipe responsável por desenvolver um sistema embarcado para controle de iluminação e ventilação automática uma s...

UAM

Em ambientes industriais, o controle das máquinas requer dispositivos que permitam ao operador interagir com o sistema de maneira prática e segura....

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Imagine que você faz parte de uma equipe responsável por desenvolver um sistema embarcado para controle de iluminação e ventilação automática de um...

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Em ambientes industriais, o controle das máquinas requer dispositivos que permitam ao operador interagir com o sistema de maneira prática e segura....

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MATERIAL DIDÁTICO

CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS

U N I V E R S I DA D E
CANDIDO MENDES

CREDENCIADA JUNTO AO MEC PELA
PORTARIA Nº 1.282 DO DIA 26/10/2010

Impressão
e
Editoração

0800 283 8380

www.ucamprominas.com.br

Site: www.ucamprominas.com.br
E-mail: ouvidoria@institutoprominas.com.br ou diretoria@institutoprominas.com.br
Telefone: (0xx31) 3865-1400
Horários de Atendimento: manhã - 08:00 as 12:00 horas / tarde - 13:15 as 18:00 horas
2

SUMÁRIO

UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO ................................................................................. 03

UNIDADE 2 – SISTEMAS E COMANDOS ANALÓGICOS X DIGITAIS ................ 05
2.1 Entendendo o que é um sistema ....................................................................... 05
2.2 Sistemas de automação .................................................................................... 08
2.2.1 Máquinas com controle numérico ................................................................... 08
2.2.2 Controlador Lógico Programável .................................................................... 09
2.2.3 Sistema automático de armazenagem e recuperação ................................... 09
2.2.4 Robótica ......................................................................................................... 10
2.2.5 Sistemas flexíveis de manufatura ................................................................... 10

UNIDADE 3 – UNIDADE DE AQUISIÇÃO DE DADOS (UAD) ............................... 11

UNIDADE 4 – INTERFACES COM O PROCESSO ................................................ 15
4.1 Interface homem-máquina (IHM) ....................................................................... 15
4.2 Interface com o processo .................................................................................. 17

UNIDADE 5 – PROGRAMAS E PROTOCOLOS .................................................... 24

UNIDADE 6 – CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL (CLP) ...................... 31
6.1 Conceitos e definições ...................................................................................... 31
6.2 Evolução e história ............................................................................................ 32
6.3 Benefícios e características técnicas e classificação dos CLPs ........................ 35
6.4 Escolha do controlador lógico programável....................................................... 38
6.5 Composição dos CLPs ...................................................................................... 39
6.5.1Unidade central de processamento (UCP) ...................................................... 40
6.5.2 Memórias ........................................................................................................ 41
6.5.3 Módulos de entrada e saída ........................................................................... 43
6.5.4 Periféricos de interface com o usuário ........................................................... 43
6.5.5 Terminal de programação .............................................................................. 44
6.6 Instalação do CLP ............................................................................................. 45
6.6.1 Cablagem ....................................................................................................... 45
6.6.2 Condições ambientais, ligação a Terra e outras orientações ......................... 48
6.6.3 Interface com a Rede Elétrica e com os Dispositivos de I/O .......................... 49

UNIDADE 7 – APLICAÇÕES PRÁTICAS UTILIZANDO CONTROLADOR
PROGRAMÁVEL .................................................................................................... 59
REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 63

UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO

Este módulo se volta para os comandos analógicos e os controladores
lógicos programáveis, base de apoio ou sustentação da automação industrial.
Quando falamos em automação industrial, de pronto vem a nossa mente
a substituição do trabalho humano ou animal por máquinas ou a operação de
máquina ou de sistemas automaticamente ou por controle remoto, com a mínima
interferência do ser humano. É verdade!
Tudo que atua no automático, podemos dizer que tem um mecanismo de
atuação própria. Também é correto dizermos que se processa por uma ação
requerida em tempo determinado ou em resposta a certas condições.
Controle e seus elementos, sensor, processador, atuador são conceitos
básicos para entendermos e dominarmos um sistema de controle automático.
Os sensores, por exemplo, são responsáveis pelo monitoramento do
processo, enviando um sinal ao controlador que pode ser discreto (abertura ou
fechamento de contatos) ou analógico. Caso o sinal seja transformado em uma
corrente elétrica, tem-se o caso dos transdutores.
Os atuadores são os dispositivos responsáveis pela realização de
trabalho no processo ao qual está se aplicando a automação. Podem ser
magnéticos, hidráulicos, pneumáticos, elétricos ou de acionamento misto.
E, finalmente, o controlador é responsável pelo acionamento dos
atuadores, segundo um programa inserido pelo usuário do sistema de controle.
Esses são alguns dos assuntos que veremos ao longo do módulo, além
de apresentarmos a Unidade de Aquisição de Dados (UAD); as interfaces com o
processo, programas e protocolos. Ao Controlador Lógico Programável (CLP)
será dada especial atenção.
Ressaltamos em primeiro lugar que embora a escrita acadêmica tenha
como premissa ser científica, baseada em normas e padrões da academia,

fugiremos um pouco às regras para nos aproximarmos de vocês e para que os
temas abordados cheguem de maneira clara e objetiva, mas não menos
científicos. Em segundo lugar, deixamos claro que este módulo é uma compilação
das ideias de vários autores, incluindo aqueles que consideramos clássicos, não
se tratando, portanto, de uma redação original e tendo em vista o caráter didático
da obra, não serão expressas opiniões pessoais.
Ao final do módulo, além da lista de referências básicas, encontram-se
outras que foram ora utilizadas, ora somente consultadas, mas que, de todo
modo, podem servir para sanar lacunas que por ventura venham a surgir ao longo
dos estudos.

UNIDADE 2 – SISTEMAS E COMANDOS ANALÓGICOS X
DIGITAIS

Automação passa por sistema, processo, comandos para que os
processos aconteçam, portanto, vamos entender o que é um sistema?

2.1 Entendendo o que é um sistema
O conceito de Sistema é de aplicação bem ampla, como atestam os
Sistemas Físicos, os Sistemas Biológicos, os Sistemas Sociais,etc... e pode ser
entendido através de sucessivas definições:
 definição abstrata – um sistema é uma disposição, conjunto ou coleção de
elementos, conectados ou relacionados, de tal maneira a formarem um
todo;
 definição específica – um sistema é uma disposição de componentes
físicos (dispositivos), conectados ou relacionados, de tal maneira a formar
e/ou “atuar como” um conjunto;
 definição particular – um sistema de controle é uma disposição de
componentes físicos, conectados ou relacionados de maneira a comandar,
dirigir ou regular a si mesmos ou a outros sistemas.
O conceito de sistema é um conceito recorrente. Por exemplo, cada
dispositivo pode ser encarado como um sistema também constituído, por sua vez,
de componentes inter-relacionados. Por outro lado, um sistema e seu sistema de
controle correspondente podem ser vistos como formando um sistema de controle
maior e se constituem nos componentes deste novo sistema. Nestes casos, os
componentes podem ser chamados de Subsistemas (UFPB, 2014).
Um sistema, para ser estudado, deve ser delimitado. Esta delimitação
pode ser representada por um bloco ou caixa de dois tipos:

Caixa Branca: todos os dispositivos e todas as conexões e relações entre
os mesmos são conhecidas.
Caixa Preta: não se conhece a organização interna do sistema.
Para observação do comportamento do sistema ao longo do tempo, são
selecionadas propriedades observáveis. O conjunto dos valores destas
propriedades em um dado instante de tempo caracteriza o sistema e é
denominado de estado. O estado pode ser o conjunto de saídas do sistema ou
um subconjunto deste.
Para aprofundar o conhecimento sobre um sistema, é realizada uma
modelagem de seu funcionamento. Esta representação do sistema é denominado
modelo. O modelo de um sistema é, portanto, uma abstração da realidade e sua
validação normalmente está sujeita a um processo de reformulação baseado no
comportamento observado. Um modelo pode ser construído de vários modos. Por
exemplo, um sistema pode ser representado por:
 relação matemática – é realizada quando não houver interesse nos
detalhes do funcionamento interno do sistema e quando for possível
estabelecer um mapeamento (função) entre as entradas e as saídas, que
possa ser representado por meio de uma expressão matemática;
 diagrama de blocos – é realizada quando há interesse em mostrar os
dispositivos que o constituem e o modo como estes estão relacionados.
Estes componentes físicos são representados por Blocos Funcionais
Tendo em vista como os blocos funcionais são interligados, é possível
classificar os sistemas (de controle) como Sistemas de Malha Fechada ou de
Malha Aberta. Estes sistemas podem ser definidos da seguinte forma:
 sistemas de malha fechada – são sistemas onde há ligação de pelo menos
uma saída de algum bloco funcional para uma de suas próprias entradas,
ou para alguma entrada de outro bloco que lhe seja anterior. Entende-se
por bloco anterior a um dado bloco funcional, qualquer um que contribua
para a formação das entradas do bloco em questão. Este tipo de
interligação é denominado de realimentação;

 sistema de malha aberta – são sistemas onde não há realimentação.
Até agora muitos devem estar se perguntando qual a lógica desses
conhecimentos sobre os sistemas, pois bem, estamos chegando lá!
Considerando os sinais manipulados por cada sistema particular, os
sistemas podem ser classificados de três modos:
 sistema digital – resulta da combinação de dispositivos desenvolvidos para
manipular quantidades físicas ou informações que são representadas na
forma digital; isto é, tal sistema só pode manipular valores discretos. Na
sua grande maioria, estes dispositivos são eletrônicos, mas também
podem ser mecânicos, magnéticos ou pneumáticos. As calculadoras e
computadores digitais, os relógios digitais, os controladores de sinais de
tráfego e as máquinas de escrever são exemplos familiares de sistemas
digitais;
 sistema analógico – formado por dispositivos que manipulam quantidades
físicas representadas sob forma analógica. Nestes sistemas, as
quantidades variam continuamente dentro de uma faixa de valores. Por
exemplo, a amplitude do sinal de saída no alto-falante de um rádio pode
assumir qualquer valor entre zero e o seu limite máximo. Os equipamentos
de reprodução e gravação de fitas magnéticas são outros exemplos
comuns de sistemas analógicos;
 sistema híbrido – possui sinais do tipo digital e do tipo analógico (UFPB,
2014).
Como nosso foco está na automação, eis porque ter noções mínimas de
sistemas: muitas máquinas e equipamentos, principalmente no ambiente
industrial, são controlados na atualidade por estes sistemas digitais.

2.2 Sistemas de automação
Segundo Ribeiro (2001), a aplicação de automação eletrônica nos
processos industriais resultou em vários tipos de sistemas, que podem ser
geralmente classificados como:

2.2.1 Máquinas com controle numérico
Uma máquina ferramenta é uma ferramenta ou conjunto de ferramentas
acionadas por potência para remover material por furo, acabamento, modelagem
ou para inserir peças em um conjunto.
Uma máquina ferramenta pode ser controlada por algum dos seguintes
modos:
a) Controle contínuo da trajetória da ferramenta onde o trabalho é
contínuo ou quase contínuo no processo.
b) Controle ponto a ponto da trajetória da ferramenta onde o trabalho é
feito somente em pontos discretos do conjunto.
Em qualquer caso, as três coordenadas (x, y, z ou comprimento, largura e
profundidade) devem ser especificadas para posicionar a ferramenta no local
correto. Programas de computador existem para calcular a coordenada e produzir
furos em papel ou fita magnética que contém os dados numéricos realmente
usados para controlar a máquina.
A produtividade com controle numérico pode triplicar. No controle
numérico, exige-se pouca habilidade do operador e um único operador pode
supervisionar mais de uma máquina.
Se em vez de usar uma fita para controlar a máquina, é usado um
computador dedicado, então o sistema é tecnicamente chamado de máquina
controlada numericamente com computador (CNC). Um centro com CNC pode
selecionar de uma até vinte ferramentas e fazer várias operações diferentes,
como furar, tapar, fresar, encaixar.

Se o computador é usado para controlar mais de uma máquina, o sistema
é chamado de máquina controlada numericamente e diretamente. A vantagem
deste enfoque é a habilidade de integrar a produção de várias máquinas em um
controle global de uma linha de montagem.
A desvantagem é a dependência de várias máquinas debaixo de um
único computador.

2.2.2 Controlador LógicoProgramável
O controlador lógico programável é um equipamento eletrônico, digital,
microprocessado, que pode:
a) Controlar um processo ou uma máquina.
b) Ser programado ou reprogramado rapidamente e quando necessário.
c) Ter memória para guardar o programa.
O programa é inserido no controlador através de microcomputador,
teclado numérico portátil ou programador dedicado.
O controlador lógico programável varia na complexidade da operação que
eles podem controlar, mas eles podem ser interfaceados com microcomputador e
operados como um DNC, para aumentar sua flexibilidade. Por outro lado, eles são
relativamente baratos, fáceis de projetar e instalar.
Dedicamos uma unidade para o CLP.

2.2.3 Sistema automático de armazenagem e recuperação
Atividades de armazenar e guardar peças são centralizados em torno de
inventário de peças ou materiais para, posteriormente, serem usadas, embaladas
ou despachadas. Em sistemas automáticos, um computador remoto controla
empilhadeiras e prateleiras para receber, armazenar e recuperar itens de
almoxarifado. O controle da relação é exato e os itens podem ser usados ou
despachados de acordo com os dados recebidos. Os restaurantes da cadeia

McDonald’s têm um dispensa automática para armazenar batatas fritas
congeladas (RIBEIRO, 2001).
Uma cadeia de supermercado, tipo Makro, usa um almoxarifado
automatizado para a guarda e distribuição automática de itens.

2.2.4 Robótica
Um robô é um dispositivo controlado a computador, capaz de se
movimentar em uma ou mais direções, fazendo uma sequência de operações.
Uma máquina CNC pode ser considerada um robô, mas usualmente o uso do
termo robô é restrito aos dispositivos que tenham movimentos parecidos com os
dos humanos, principalmente os de braço e mão.
As tarefas que os robôs fazem podem ser tarefas de usinagem, como
furar, soldar, pegar e colocar, montar, inspecionar e pintar. Os primeiros robôs
eram grandes, hoje eles podem ser pequeníssimos.
Quando uma tarefa é relativamente simples, repetitiva ou perigosa para
um ser humano, então o robô pode ser uma escolha apropriada. Os robôs estão
aumentando em inteligência, com a adição dos sentidos de visão e audição e isto
permite tarefas mais complexas a serem executadas por eles.

2.2.5 Sistemas flexíveis de manufatura
A incorporação de máquinas NC, robótica e computadores em uma linha
de montagem automatizada resulta no que é chamado sistema de manufatura
flexível.
Ele é considerado flexível por causa das muitas mudanças que podem ser
feitas com relativamente pouco investimento de tempo e dinheiro. Em sua forma
final, matéria-prima entra em um lado e o produto acabado sai do almoxarifado
em outro lado, pronto para embarque sem intervenção humana. Hoje isto existe
somente em conceito, embora grandes partes deste sistema já existem
(RIBEIRO, 2001).

UNIDADE 3 – UNIDADE DE AQUISIÇÃO DE DADOS (UAD)

As unidades de Aquisição de Dados, mais conhecidas como UAD, são
equipamentos e dispositivos que, interligados ao processo, recebem informações
do mesmo e as enviam para um sistema de supervisão e controle
hierarquicamente superior, onde são tratadas, disponibilizadas através de
monitores, papel, etc.; dependendo da decisão da unidade de supervisão e
controle, uma mensagem retornará à Unidade de Aquisição de Dados que
desenvolverá uma ou mais ações sobre o processo.
As Unidades de Aquisição de Dados compreendem dois diferentes
módulos numa estrutura de automação, ou seja:
a) Unidades de Aquisição de Dados e Controle (UADCs).
b) Unidades Dedicadas (UDs).
As primeiras são constituídas pelos Controladores Lógicos Programáveis
(CLPs) e pelas Unidades Terminais Remotas (UTRs).
Já as Unidades Dedicadas são constituídas pelos relés digitais, unidades
de intertravamento, unidades de oscilografia, etc.
As UADCs exercem as funções de aquisitar dados e comandar a
manobra de máquinas e equipamentos, usando para isso os seguintes meios:
i) Entrada de dados analógicos
São variáveis presentes no processo e caracterizadas por tensão,
corrente, frequência, vazão, pressão, etc.
ii) Saída de dados analógicos
São variáveis fornecidas aos componentes do sistema para ajuste de sua
lógica, tais como sinais para medidores de energia, controladores de velocidade
etc.

iii) Entrada de dados digitais
São informações aquisitadas junto aos equipamentos sobre o seu estado
operacional, aberto ou fechado, tais como disjuntores, chaves seccionadoras, etc.
iv) Saída de dados digitais
São ocorrências desejadas de mudança de estado de equipamentos,
aberto ou fechado, de forma que se possa atuar a distância sobre os mesmos.

Unidades de Aquisição de Dados e Controle (UADC)
De forma geral, as Unidades de Aquisição de Dados e Controle na sua
concepção mais completa são compostas por um conjunto de cartões eletrônicos,
cada um deles acompanhado de funções específicas, além de outras unidades de
lógica e memorização que podem ser visualizadas pelo diagrama de bloco.
a) Fonte:
A alimentação externa de uma Unidade de Aquisição de Dados e Controle
pode ser feita através de uma fonte de corrente alternada de 110/220 V ou uma
fonte de corrente contínua 48, 110 ou 220 V, correspondendo a uma alimentação
interna de +/- 5 a +/- 15V.
b) Unidade Central de Processamento (CPU):
Compreende o microprocessador que trabalha os dados aquisitados e,
através de programas dedicados, define a lógica do processo.
c) Memória (MEM):
É a unidade de armazenamento das informações e dos programas.
d) Comunicação (COM):
É a unidade responsável pela transmissão e recepção de informações
junto ao sistema hierarquicamente superior, podendo esta comunicação ser feita
através de cabos convencionais, fibra óptica, rádio, etc.
e) Entrada analógica:

É a unidade que recebe a informação do processo em forma de corrente
contínua de valor padronizado na faixa de 4 a 20 mA, ou na forma de tensão
contínua de 1 a 10 V, em decorrência de uma conversão interna realizada por um
conversor digital analógico.
Como a base do sistema de automação é digital, faz-se necessário
converter internamente toda informação analógica para sinais digitais, o que é
feito através de um conversor analógico/digital.
f) Saída analógica:
Sempre que esta unidade é ativada por estímulo da CPU, aparecerá nos
seus terminais uma corrente contínua na faixa de a 20 mA ou uma tensão
contínua de 1 a 10 V, cujo sinal digital foi convertido através de um conversor
digital/analógico.
g) Entrada digital:
Essa unidade é ativada por um estímulo externo, por exemplo, o contato
auxiliar do disjuntor, que possibilita a ligação de uma fontede tensão interna ou
externa à UADC, cujo valor da grandeza elétrica dessa fonte é comparada com
dois valores de referência pelo circuito eletrônico da unidade de entrada digital,
correspondendo à posição de contato aberto ou fechado que será interpretada
como 0 ou 1.
A figura abaixo ilustra o reconhecimento, pela unidade de entrada digital,
de um sinal de estado gerado por um equipamento.
Geração de um sinal digital pelo equipamento de campo

Fonte: Mamede Filho (2012, p. 529).

h) Saída digital:
Essa unidade é ativada por um estímulo interno da CPU que resultará em
uma corrente nos terminais de saída da unidade de saída digital, os quais são
conectados normalmente a um relé auxiliar do equipamento que executará a
manobra devida.
A Figura abaixo ilustra a geração de um sinal digital e sua forma de
atuação.
Geração de um sinal digital pela UADC

Fonte: Mamede Filho (2012, p. 529).

UNIDADE 4 – INTERFACES COM O PROCESSO

4.1 Interface homem-máquina (IHM)
Segundo Castrucci e Moraes (2007), IHM são sistemas supervisórios que
surgiram da necessidade de uma interface amigável, eficiente e ergonômica entre
sistemas de automação complexos e a equipe encarregada da sua operação.
Devem, portanto, ser construídas tendo os operadores como usuário final e
representar o processo real. No CLP, as IHMS podem ser configuradas para
enviarem sinais de atuação ou simplesmente monitorá-lo. Ainda segundo
Castrucci e Moraes (2007), operam em dois modos distintos:
 modo de desenvolvimento – criação de telas gráficas e animações
representativas do processo;
 modo Run Time – janela animada que mostra o andamento do processo.
Deve ser capaz de tomar dados, armazená-los, gerar gráficos de
tendências, alarmes e terem telas desenhadas hierarquicamente e
compatíveis com a operação do processo.
De forma geral, uma IHM deve proporcionar maior precisão e abrangência
nas medições. Um sistema supervisório pode concentrar o controle total de uma
planta em um único terminal de computador (PUPO, 2002).
Segundo Haalaxd (1996 apud PUPO, 2002), o desenho de uma IHM é
crítico para a operação da planta, pois é a janela do operador para com seu
estado e controle. As informações mostradas e sua aparência na tela são
dirigidas ao operador e devem ser organizadas tendo-se isto em mente. Assim, se
um controle manual estiver sendo automatizado, o operador estará mais a
vontade se forem amigáveis e mostrarem uma representação real do
equipamento.
Os programas IHM atuais são de fácil configuração para o engenheiro ou
mesmo para o operador, podendo dispensar o programador. Com relação à
interconexão dos equipamentos para alimentar um sistema IHM, Redman et al.
(1996 apud PUPO, 2002) propõe a implementação de programas baseados em

objetos distribuídos pela rede para facilitar a integração de novos sistemas aos
antigos (sistemas legados) com tecnologias como OLE e CORBA (Common
Object Request Brokerage Architecture).
Segundo Mamede Filho (2012), quando da instalação de Controladores
Lógicos Programáveis em processos industriais, necessita-se de um equipamento
que possa interpretar os dados coletados dos diferentes CLPs escravos
instalados na linha de produção e fornecer de forma visível e prática as
informações das quais os supervisores necessitam, através de um display
alfanumérico de cristal líquido, e, por outro lado, permitir que o mesmo supervisor
possa fornecer aos CLPs as instruções necessárias ao desenvolvimento do
processo através de um teclado configurável. Tanto o display como o teclado
referido são posicionados na parte frontal do equipamento, conforme ilustrado na
figura abaixo:
Parte Frontal de uma IHM

Fonte: Mamede Filho (2012, p. 532).

A IHM é um CLP ao qual foram incorporadas as funções características
de interfaceamento entre o supervisor e o processo, usando os programas
residentes como veículo de interpretação.
A IHM permite que se faça conexão com chaves seccionadoras,
disjuntores, botoeiras, painéis mímicos dinâmicos, consoles, impressoras,
gravadores, etc. Para isso, possui canais de entrada e saída analógicas e digitais
e comunicação serial.
A IHM pode ser ligada a um único CLP ou a um conjunto de CLPs
operando em rede, bem como pode ser conectada a outra IHM. Neste caso, é
dotado de um microprocessador que atua como interface entre o supervisor e os
CLPs escravos.

4.2 Interface com o processo
Para que as Unidades de Aquisição de Dados (UADs) possam receber as
informações do processo e nele atuar, é necessário utilizar alguns dispositivos de
relativa simplicidade, a saber:
a) Transformadores de Medida
Normalmente, as grandezas elétricas envolvidas no processo são a
tensão e a corrente, cujos valores, em geral muito elevados, inviabilizam o uso
dos equipamentos de tecnologia da informação ligados diretamente à rede
elétrica de alta corrente e/ou de alta tensão. Em virtude disso, são usados os
transformadores de medida.
a) Transformadores de corrente (TC).
b) Transformadores de potencial (TP).
b) Transdutores
São equipamentos capazes de converter medidas elétricas em valores
proporcionais de tensão e corrente.

Os transdutores exercem um papel imprescindível no campo da medição
e controle. São usados em conjunto com instrumentos convencionais de bobina
de ferro móvel e registradores, e permitem fornecer dados local ou remotamente.
Os transdutores podem ser dotados de saídas de tensão, corrente e,
alternativamente, de saídas seriais:
 os transdutores de saída de tensão possibilitam algumas aplicações em
que os dispositivos de recepção necessitam de uma entrada de tensão
real; porém, desvantajosamente, requerem um determinado consumo de
corrente, o que pode introduzir alguma imprecisão na medida;
 os transdutores de saída de corrente compensam automaticamente as
variações da resistência dos condutores que conduzem o sinal, eliminando
basicamente a imprecisão da medida, o que resulta na maior aplicação
desses equipamentos;
 os transdutores de saída serial podem ser conectados diretamente a um
microprocessador que irá trabalhar os dados e fornecê-los da forma
desejada.
Os transdutores fornecem um sinal analógico em corrente contínua
proporcional à função de entrada que está sendo medida. Devem ser instalados
próximo ao instrumento cuja grandeza elétrica se quer medir. Depois da
conversão dessa grandeza elétrica,o sinal é enviado, através de condutores de
cobre apropriados, a um ponto remoto para fins de medição e/ou de
processamento.
A aplicação de um transdutor deve considerar a resistência dos
condutores, que podem ser cabos usados em telefonia convencional, e a do
equipamento receptor. O total das resistências deve estar compatível com o valor
da resistência do transdutor.
Os transdutores com saída serial permitem que todos os dados
aquisitados em sistemas monofásicos e trifásicos sejam enviados
simultaneamente. São inteiramente programáveis para uso com TCs de qualquer
relação, podendo alternativamente ser usados em TPs (MAMEDE FILHO, 2012).

A saída serial de dados, usando um protocolo adequado, dependendo do
fabricante, faz desses equipamentos uma escolha ideal para aplicação em
sistemas de automação de subestação e gerenciamento de energia com o
tratamento de dados aquisitados feito pelo sistema SCADA. Um único fio de par
trançado permite comunicação com vários receptores a longas distâncias,
aproximadamente a 1.000m, sem nenhuma amplificação intermediária. O uso de
amplificadores amplia a capacidade de utilização dos transdutores, conforme
esquematicamente se mostra na Figura abaixo.
Ligação de transdutores de saída seriais a longas distâncias

Fonte: Mamede Filho (2012, p. 534).
Os transdutores podem ser ligados tanto a Controladores Lógicos
Programáveis (PLCs) como a computadores pessoais (PCs). Os transdutores
com saída serial podem ser programados remotamente por um PC.
Os transdutores podem medir, converter e enviar sinais a seus
respectivos receptores correspondentes às seguintes medidas elétricas:

 tensão, em valor eficaz;
 corrente, em valor eficaz;
 potência ativa;
 potência reativa;
 potência aparente;
 potência ativa média;
 potência média aparente;
 consumo de energia ativa;
 consumo de energia reativa;
 temperatura;
 rotação;
 resistência elétrica.
Os dados básicos dos transdutores com saídas serial e analógica são
fornecidos a seguir:
a) Transdutores com saída serial b) Transdutores com saída analógica
• entrada de tensão: máximo de 500 V/20-800
Hz;
• entrada de corrente: máximo de 5 A/20-800
Hz;
• saída: serial (RS485);
• alimentação: 110/240 V;
• consumo = 3 VA.
• entrada de tensão: máximo de 500 V/20-800
Hz;
• entrada de corrente: máximo de 5 A/20-800
Hz;
• saída: 4-20 mA (isolada galvanicamente);
• alimentação: 110/240 V;
• consumo = 3 VA.

Normalmente, os fabricantes disponibilizam a seus clientes programas
capacitados a dialogar com um determinado número de transdutores ligados em
rede com protocolo de comunicação serial. Esses programas, em geral, operam
em ambiente Windows.

São dotados de várias funções que facilitam a operacionalidade do
sistema, ou seja:
a) Função de configuração:
Permite configurar uma programação remotamente a partir de um PC
para um determinado número de transdutores ligados em rede. Podem ser
executadas nesta configuração a relação de TP e TCs, a fixação de endereços, o
tempo de integração, etc. Através de funções avançadas, é possível configurar
alarmes, relés de saídas, contadores de energia para diferentes tarifações, etc.
b) Transferência de medição:
Permite que se transfiram para a tela do PC as medições disponíveis em
cada um dos transdutores ligados em rede. Essas medições podem constar de
valores de corrente, tensão, energia, demanda máxima (quando o transdutor
portar memória RAM), fator de potência, etc.
Como os transdutores trabalham normalmente em ambiente magnéticos e
eletricamente hostis, são dotados de uma proteção contra essas interferências.
Os transdutores podem ser ligados ao sistema elétrico de várias formas, a
depender de sua tensão (contínua ou alternada) e de sua função de medição
(medição de tensão, corrente, frequência, etc.).
Sensores e Controladores
Sensores são dispositivos destinados à detecção de grandezas, tais como
presença, temperatura, velocidade, pressão, etc. Outro dispositivo, denominado
controlador, ao qual o sensor está conectado, sentindo a presença da grandeza
detectada, faz atuar um terceiro dispositivo, denominado atuador, que pode ser
um seccionador, um alarme sonoro ou visual, ou qualquer outro dispositivo do
sistema.
Esta descrição é típica de controles automáticos convencionais. No
entanto, dentro de um projeto de automação, usando técnicas digitais, o sensor,
ao detectar a grandeza, sensibiliza o controlador que através de um contato seco,

que corresponde a um sinal digital, disponibiliza na rede de comunicação essa
informação que é utilizada para os mais diversos fins.
Como o sensor utiliza de técnicas eletrônicas, não dispõe de contatos
mecânicos sujeitos a desgaste contínuo e vida útil reduzida. Opera
silenciosamente sem choques ou vibração, sendo insensível a oscilações
violentas.
Existe uma grande variedade de sensores no mercado de automação
industrial. Serão descritos, para efeito de compreensão do processo de
automação industrial, aqueles mais comumente utilizados.
a) Sensor de nível
É constituído por um dispositivo imerso em líquido cujos eletrodos
conduzem uma pequena corrente elétrica. Quando o líquido deixa de fazer
contato com o eletrodo do par sensor, interrompe-se a corrente elétrica fazendo
operar um solenoide sobre os contatos secos de uma chave de comando.
Sensor de nível

Fonte: Mamede Filho (2012, p. 535).

b)Sensor de presença
Também conhecido como sensores de proximidade, estão disponíveis no
mercado em três versões, ou seja:
b.1) Indutivos – possuem alta frequência de chaveamento e detectam
todos os metais, sem contato. O sensor indutivo possui um oscilador que opera
em conjunto com uma bobina localizada em sua extremidade frontal, criando um
campo magnético de elevada frequência, cujas linhas de campo se projetam para
fora, nas proximidades do dispositivo. Quando um material condutor (metal) se
aproxima da extremidade frontal do sensor, é enlaçado pelas linhas de campo,
provocando uma dispersão magnética que retira energia do circuito oscilante (L-
C), reduzindo a amplitude de oscilação, o que é percebido pelo circuito eletrônico,
gerando um impulso elétrico de comando. Quando o material condutor afasta-se
da extremidade frontal do sensor, ficam restabelecidas as condições de
funcionamento desse dispositivo.
Há dois tipos desensor de presença indutivo: corrente contínua e
corrente alternada.
b.2) Capacitivos – operam sem contato e detectam materiais não
metálicos.
b.3) Magnéticos – permitem a detecção de materiais a maior distância.
c) Sensor óptico
É um dispositivo que opera com feixe de luz infravermelho, sendo
constituído por um emissor e um receptor. Quando se interrompe o feixe de luz, é
ativado um solenoide que atua sobre um contato seco.
Há duas versões: relé ligado na focalização e relé desligado na
focalização.
d) Sensor de fim de curso
É formado por um dispositivo de contatos secos acionados por um
solenoide quando uma parte qualquer do processo atinge o fim de uma trajetória
definida. O fechamento ou abertura do contato gera um sinal digital.

UNIDADE 5 – PROGRAMAS E PROTOCOLOS

O mercado nacional dispõe de muitas alternativas de sistemas de
Interface Homem-Máquina destinados à automação de subestações de potência.
Dependendo do porte da subestação e das facilidades que se deseja implantar,
podem-se adquirir programas de diferentes potencialidades e preços.
Mas antes da escolha de um sistema completo, ou pacote, devem-se
analisar duas características típicas de sistemas.
a) Sistemas proprietários
É um conjunto de programas desenhados e desenvolvidos por um
determinado provedor, normalmente um fornecedor de hardware, que tem a
propriedade e os direitos de comercializar, implantar e alterar. Em geral, o
provedor fornece a solução completa, isto é, hardware e software.

Vantagens Desvantagens
Compatibilidade entre software e
hardware.
Um único responsável pela solução.
Redução do tempo de implantação do
projeto.

Dificuldade de implementar alterações junto
ao provedor da solução.
Dificuldade de agregar novas facilidades
utilizando um outro provedor.
Dificuldade de o provedor abrir o sistema
para o cliente.
Contrato de manutenção cativo com o
provedor da solução.

b) Sistemas abertos
São sistemas comerciais desenhados e desenvolvidos por empresas da
área de informática, os quais são negociados com o cliente, independentemente
da origem do hardware.

Vantagens Desvantagens
Possibilidade de adaptação do software a
qualquer solução de hardware.
Possibilidade do conhecimento do software
por parte da equipe técnica do cliente.
Vantagens de preço de aquisição pela
competitividade.
Possibilidade de agregar novas facilidades
com outros provedores.

Possibilidade de incompatibilidade entre o
software e parte do hardware.
Responsabilidade de implementação do
projeto distribuído entre diferentes
provedores.

Estrutura de Base de Dados
Existem três tipos de arquitetura de banco de dados. Na arquitetura mais
simples, os dados são armazenados em forma de lista. Os dados podem também
ser armazenados obedecendo a uma ordem hierárquica, em forma de árvore.
Finalmente, nos banco de dados de melhor performance, as informações são
armazenadas de forma a guardarem uma relação entre si. São os chamado
bancos de dados relacionais.
As informações aquisitadas do sistema elétrico, bem como aquelas
fornecidas via teclado ou arquivo, devem ser estruturadas adequadamente para
serem acessadas pelos programas. Há três diferentes tipos de base de dados.
a) Base de dados em tempo real (on-line)
Constituem os dados dinâmicos da base de dados aquisitado do sistema
elétrico formado pelos dados de natureza analógica e digital.

A base de dados em tempo real deve ter prioridade de acesso e estar
residente na memória principal, devendo-se minimizar o acesso a disco.
b) Base de dados de cadastro (off-line)
Constituem os dados definidos pelo usuário, tais como diagramas, limites
de variáveis, etc.
A base de dados de cadastro pode residir em disco rígido e ter tempo de
acesso superior ao tempo de acesso definido para a base de dados em tempo
real.
c) Base de dados históricos
Todos os dados do sistema elétrico podem ser armazenados em Arquivos
Históricos, que constituem um arquivo em disco que contém dados armazenados
ao longo de um intervalo de tempo selecionado. Todo dado digital deve ser
armazenado a cada variação de estado do mesmo e todo dado de medida
analógica deve ser armazenado seguindo uma periodicidade ajustável.
Os Arquivos Históricos devem ser armazenados de maneira circular numa
base horária, diária, semanal, mensal e anual. O tamanho médio em bytes dos
registros de dados e a periodicidade média do armazenamento dos registros têm
influência direta na dimensão do Arquivo Histórico.

Características Básicas de Interface Homem-Máquina
Quanto mais amigável é o relacionamento entre os usuários e o sistema,
maior é seu valor agregado. Podem-se citar algumas características fundamentais
do sistema:
 facilidade de acesso a uma sequência de informações em múltiplas telas;
 intercambialidade de telas;
 uso de ferramentas de toque para ativar as funções sistema;
 facilidade de identificação dos objetos de tela.

Sistema Operacional
É o software sob o qual devem operar todos os aplicativos do sistema.
Deve ter características de plataforma multitarefa a tempo real, entendendo-se
por multitarefa a propriedade de que o sistema é dotado para executar diferentes
tarefas simultaneamente.
Pode-se citar como exemplo a capacidade de o sistema gerar alarmes,
interpretar os comandos do operador numa determinada situação operativa,
visualizar dados aquisitados on-line juntos ao diagrama unifilar e outras tarefas
similares, todas realizadas simultaneamente. A característica de tempo real
refere-se à capacidade de receber do sistema elétrico um certo número de
informações como tensão, corrente, disparo do disjuntor, etc., e tratar essas
informações e respondê-las em tempo extremamente curto, em frações de
milissegundos.
Como ilustração podem ser mencionados os sistemas operacionais
WINDOWS e LINUX para sistemas de automação mais complexos, normalmente
instalados nas estações de trabalho (workstations) de alto desempenho.

Sistema de Gerência de Bancos de Dados
Os sistemas elétricos geram grandes massas de dados que devem ser
arquivadas para fins de estudos de operação e manutenção, além de subsidiar o
Sistema Corporativo da indústria, caso haja, tais como módulo financeiro,
administrativo, etc. Em função disso, são utilizados gerenciadores de bancos de
dados com capacidade adequada aos requisitos do projeto.
a) Gerência de banco de dados em tempo real
Os dados digitais são aquisitados do sistema elétrico em sua forma
digital, como ocorre com o estado operacional do equipamento, e na forma
analógica, tais como os valoresobtidos de corrente, tensão, frequência, etc.

O provedor do sistema de automação é o responsável pelo
desenvolvimento do software de acesso ao banco de dados e por sua
disponibilização ao uso de qualquer aplicativo.
b) Gerência de banco de dados de cadastro
O banco de dados de cadastro deve ser gerenciado por um programa
comercial de base de dados relacional, de largo uso em sistemas de automação.
São conhecidos os gerenciadores ORACLE e ACCESS.
c) Gerência do banco de dados históricos
É usado o mesmo gerenciador do banco de dados de cadastro.

Software SCADA
É o programa responsável pela aquisição de dados analógicos e digitais
do sistema elétrico em tempo real, acumulando as seguintes e principais funções:
 processador de totalizadores (medição de energia);
 processador de dados calculados;
 processador de sequência de eventos;
 processador de medidas analógicas;
 processador de estados digitais;
 processador de controle supervisório (comando).

Software de Comunicação
O serviço provido pela rede local (LAN) baseado no padrão Ethernet, por
exemplo, é definido pelo protocolo, sendo comumente utilizado o protocolo
TCP/IP (Transmission Control Protocol/lnternet Protocol).
Cabe relembrar que o TCP/IP é um protocolo de comunicação e não um
software. O software de comunicação é que implementa o protocolo TCP/lP. Além

disso, o software de comunicação da rede local deve estar integrado ao sistema
operacional.

Guarde...
O desenvolvimento de software para automação industrial foi
grandemente impulsionado pela adoção dos protocolos digitais, tanto sob a forma
de software embarcado, dada a necessidade de drivers de comunicação para os
dispositivos, quanto de ferramentas de software para supervisão, para controle,
para calibração e para configuração remota de instrumentos de campo. Surgiu
também a oportunidade de criação de programas para tratamento da grande
quantidade de informações que passaram a ser transmitidas do campo para a
sala de controle, bem como para geração de informações úteis para outros
setores da empresa.
Supervisório ou software de supervisão é um programa computacional
que permite a comunicação entre um computador e uma rede de automação,
trazendo ferramentas padronizadas para a construção de interfaces entre o
operador e o processo. Sua função básica é permitir a visualização e a operação
do processo de forma centralizada.
Os sistemas supervisórios são utilizados para automatizar a monitoração
e o controle de sistemas automatizados, por meio do recolhimento de dados em
ambientes complexos, podendo estar eventualmente dispersos geograficamente,
além de apresentar uma visualização de modo amigável para o operador,
utilizando-se Interface Homem-Máquina altamente sofisticada.
Em um ambiente industrial cada vez mais complexo e competitivo, os
fatores relacionados com a disponibilidade e a segurança da informação
assumem elevada relevância, tornando-se necessária a garantia de que a
informação estará disponível e segura, quando necessária, independentemente
da localização geográfica. Portanto, tornam-se necessárias implementações de
mecanismos de acessibilidade, de segurança, de distribuição e de tolerância às
falhas.

O supervisório mais conhecido é o SCADA (Supervisory Control and Data
Acquisition), que pode receber, também, orientações do Sistema de Gestão da
Produção para determinar as operações de produção. Consequentemente deve
dialogar com os sistemas localizados hierarquicamente acima e abaixo dele,
proporcionando também recursos e um ambiente para a criação de aplicações de
controle e para a definição de funções de rede de protocolos específicos
(ROSÁRIO, 2009).

UNIDADE 6 – CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL
(CLP)

Dentre os vários equipamentos utilizados na automação industrial, o CLP
é considerado um dos mais importantes e que vem evoluindo de maneira muito
rápida desde que o primeiro controlador surgiu no final da década de 1960.
Grosso modo, um CLP é um computador de pequeno porte, autocontido e
robusto projetado para controlar processos no ambiente industrial.

6.1 Conceitos e definições
Controladores Lógicos Programáveis, mais conhecidos com CLPs, podem
ser definidos, segundo a norma ABNT, como um equipamento eletrônico digital
com hardware e software compatíveis com aplicações industriais. Os CPLs
também são conhecidos como PLCs, do inglês: Programmable Logic Controller.
Para a National Electrical Manufacturers Association (NEMA), trata-se de
um aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para o
armazenamento interno de instruções para implementações específicas, tais
como lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, para
controlar através de módulos de entrada e saída vários tipos de máquinas e
processos.
CLP é o componente que substitui a parte lógica tradicional de uma
instalação, o chamado circuito de comando, onde há contatos auxiliares,
temporizadores, intertravamentos, etc., e faz isso via software; quase sempre é
possível sua interação com um microcomputador.
Um CLP é o controlador indicado para lidar com sistemas caracterizados
por eventos discretos (SEDs), ou seja, com processos em que as variáveis
assumem valores zero ou um (ou variáveis ditas digitais, ou seja, que só
assumem valores dentro de um conjunto finito). Podem ainda lidar com variáveis
analógicas definidas por intervalos de valores de corrente ou tensão elétrica. As

entradas e/ou saídas digitais são os elementos discretos, as entradas e/ou saídas
analógicas são os elementos variáveis entre valores conhecidos de tensão ou
corrente.
Os CLP's estão muito difundidos nas áreas de controle de processos ou
de automação industrial. No primeiro caso, a aplicação se dá nas indústrias do
tipo contínuo, produtoras de líquidos, materiais gasosos e outros produtos, no
outro caso, a aplicação se dá nas áreas relacionadas com a produção em linhas
de montagem, por exemplo, na indústria do automóvel.
Num sistema típico, toda a informação dos sensores é concentrada no
controlador (CLP) que, de acordo com o programa em memória, define o estado
dos pontos de saída conectados a atuadores.
Os CLPs tem capacidade de comunicação de dados via canais seriais.
Com isto podem ser supervisionados por computadores formando sistemas de
controle integrados. Softwares de supervisão controlam redes de ControladoresLógicos Programáveis.
Fisicamente, o CLP é formado por um circuito eletrônico, por entradas e
por saídas. As entradas são os terminais onde se ligam todos os componentes
que dão instruções ao circuito, determinando o que deve ser feito com base em
uma programação pré-realizada (software). Incluem-se os interruptores, fim-de-
curso, pedaleiras, sensores, contatos do relé térmico de sobrecarga, etc. Nas
saídas são ligados os componentes que seriam acionados em um circuito de
comando tradicional, como, por exemplo, contatores, lâmpadas, solenoides, etc.
As entradas e saídas podem ser analógicas (valores variáveis) ou digitais (valores
não variáveis, ou seja, ligado ou desligado, tudo ou nada).

6.2 Evolução e história
O CLP surgiu no final da década de 1960 e revolucionou os comandos e
controles industriais.
Nessa época, a automação era executada quase totalmente por relés
com base em lógica fixa, ou lógica hardwired, o que resultava em enormes

armários de reles eletromecânicos interligados por circuitos elétricos e extensas
fiações (PAREDE; GOMES, 2011).
O primeiro CLP foi criado em 1968 por Dick Morley, funcionário da
empresa Bedford Associates. Ele foi desenvolvido com o objetivo de substituir os
armários empregados para controlar operações sequenciais e repetitivas na linha
de montagem da indústria automobilística General Motors, mais especificamente
na divisão de hidramáticos da GM.
Essa primeira geração de CLPs usava componentes discretos e tinha
baixa escala de integração. Sua utilização só era viável quando substituía painéis
que continham mais de 300 relés. Tal equipamento ficou conhecido pela sigla
PLC (programmable logic controller) – em português, CLP (controlador lógico
programável).
A tecnologia dos CLPs só foi possível com o advento dos chamados
Circuitos Integrados e da evolução da lógica digital. Este equipamento trouxe
consigo as principais vantagens:
a) Fácil diagnóstico durante o projeto.
b) Economia de espaço devido ao seu tamanho reduzido.
c) Não produzem faíscas.
d) Podem ser programados sem interromper o processo produtivo.
e) Possibilidade de criar um banco de armazenamento de programas.
f) Baixo consumo de energia.
g) Necessita de uma reduzida equipe de manutenção.
h) Tem a flexibilidade para expansão do número de entradas e saídas.
i) Capacidade de comunicação com diversos outros equipamentos, entre
outras.
Didática e historicamente, os CLP's podem ser divididos de acordo com o
sistema de programação por ele utilizado:

1ª Geração: os CLP's de primeira geração se caracterizam pela
programação intimamente ligada ao hardware do equipamento. A linguagem
utilizada era o Assembly que variava de acordo com o processador utilizado no
projeto do CLP, ou seja, para poder programar, era necessário conhecer a
eletrônica do projeto do CLP. Assim, a tarefa de programação era desenvolvida
por uma equipe técnica altamente qualificada, gravando-se o programa em
memória EPROM, sendo realizada normalmente no laboratório junto com a
construção do CLP.
2ª Geração: aparecem as primeiras “Linguagens de Programação” não
tão dependentes do hardware do equipamento, possíveis pela inclusão de um
“Programa Monitor” no CLP, o qual converte (no jargão técnico, “compila”), as
instruções do programa, verifica o estado das entradas, compara com as
instruções do programa do usuário e altera os estados das saídas. Os Terminais
de Programação (ou maletas, como eram conhecidas) eram na verdade
Programadores de Memória EPROM. As memórias depois de programadas eram
colocadas no CLP para que o programa do usuário fosse executado.
3ª Geração: os CLP's passam a ter uma Entrada de Programação, onde
um Teclado ou Programador Portátil é conectado, podendo alterar, apagar, gravar
o programa do usuário, além de realizar testes (Debug) no equipamento e no
programa. A estrutura física também sofre alterações sendo a tendência para os
Sistemas Modulares com Bastidores ou Racks.
4ª Geração: com a popularização e a diminuição dos preços dos
microcomputadores (normalmente clones do IBM PC), os CLP's passaram a
incluir uma entrada para a comunicação serial. Com o auxílio dos
microcomputadores, a tarefa de programação passou a ser realizada nestes. As
vantagens eram a utilização de várias representações das linguagens,
possibilidade de simulações e testes, treinamento e ajuda por parte do software
de programação, possibilidade de armazenamento de vários programas no micro,
etc.

5ª Geração: atualmente existe uma preocupação em padronizar
protocolos de comunicação para os CLP's, de modo a proporcionar que o
equipamento de um fabricante “converse” com o equipamento de outro fabricante,
não só CLP's, como Controladores de Processos, Sistemas Supervisórios, Redes
Internas de Comunicação e etc., proporcionando uma integração a fim de facilitar
a automação, gerenciamento e desenvolvimento de plantas industriais mais
flexíveis e normalizadas, fruto da chamada Globalização. Existem Fundações
Mundiais para o estabelecimento de normas e protocolos de comunicação. A
grande dificuldade tem sido uma padronização por parte dos fabricantes (DIGEL
ELÉTRICA, 2014).

6.3 Benefícios, características técnicas e classificação dos CLPs
Segundo Fialho (2011), aceita-se como regra geral que os CLPs tornem-
se economicamente viáveis nos sistemas de controle que exigem mais de três
relés. Considerando o baixo custo dos micro-CLPs e o fato de os fabricantes
colocarem grande ênfase na produtividade e qualidade, a questão do custo deixa
praticamente de existir.
Além da redução de custos, os CLPs oferecem outros benefícios de valor
agregado, a saber:
 confiabilidade – depois de escrito e depurado, um programa pode ser
transferido e armazenado facilmente em outros CLPs, o que reduz o tempo
de programação, minimizando a depuração e aumentando a confiabilidade.
Considerando ainda toda a lógica existente na memória do CLP, é
inexistente qualquer possibilidade de erro lógico por conta de fiação, pois a
única necessária é a do fornecimento de energia e para as entradas e
saídas do equipamento;
 flexibilidade – qualquer modificação necessária ao programa é feita com
um mínimo de digitação, dadas as características das linguagens
comumente utilizadas. Além de que inexiste praticamente o perigo de o
usuário final modificar o programa, salvo se for capacitado e autorizado, e
tiver em mãos o mecanismo necessário à interface (PC e cabo de

interface, ou um Terminal Portátil de Programação (HHP, Hand-Held
Programmer);
 funções avançadas – são capazes de realizar uma grande variedade de
tarefas de controle, desde simples e repetitivasaté a manipulação de
dados complexos;
 comunicações – os vários CLPs existentes em uma unidade fabril podem
comunicar-se mutuamente, sendo interligados a um CPL mestre, e este
ainda a um PC, que permita o monitoramento dos diversos processos que
estejam se desenvolvendo dentro da fábrica, bem como a reprogramação
de qualquer um dos diversos terminais de CLPs. Pode ainda comunicar-se
com um modem que receba instruções via internet;
 velocidade – em função de sua rápida capacidade de contar e responder
pulsos (2.000 a 6.000 pulsos por segundo), são especialmente indicados
nas aplicações industriais que requeiram o uso de sensores destinados à
contagem de eventos rápidos, como a passagem de grande número de
peças por unidade de tempo;
 diagnóstico – a capacidade de localização de falhas dos dispositivos de
programação para que os usuários localizem e corrijam rapidamente os
problemas de software e de hardware (FIALHO, 2011).
Além dos benefícios citados, que não deixam de ser características dos
CLPs, Fialho (2011) pondera que eles também são capazes de:
a) Realizar instruções lógicas de relé:
- examinar se energizado (contatos normalmente abertos - NA);
- examinar se desenergizado (contatos normalmente fechados - NF);
- energizar saída (bobinas);
- energizar saída com retenção;
- monoestável sensível à borda de subida.

b) Temporizador:
- temporizador na energização;
- temporizador na desenergização;
- temporizador retentivo.
c) Contadores crescentes e decrescentes.
d) Contador de alta velocidade.
e) Realizar operações matemáticas:
- adição;
- subtração;
- divisão;
- multiplicação;
- zeramento;
- raiz quadrada.
f) Realizar instruções lógicas booleanas:
- E (AND), OU (OR), OU exclusivo (XOR), negação (NOT).
g) Realizar instruções de comparação:
- =, #, <, ≤, >, ≥;
- limite.
h) Realizar manipulação de dados:
- movimentação, movimentação com máscara;
- FIFO e LIFO (primeiro a Entrar, Primeiro a Sair; Último a Entrar, Último a
Sair);
- Conversão BCO em binário;
- Conversão binária em BCD

i) Realizar instruções específicas da aplicação:
- sequenciador;
- deslocamento de bits.
j) Realizar fluxo de programa:
- sub-rotina
- MCR (Controle de Desenergização de Zona);
- Entrada ou saída imediata com máscara;
- temporização selecionável e saltos.
Os CLPs podem ser classificados segundo a sua capacidade:
 Nano e micro CLPs – possuem até 16 entradas e saídas. Normalmente são
compostos por um único módulo com capacidade de memória máxima de
512 passos;
 CLPs de médio porte – capacidade de entrada e saída em até 256 pontos,
digitais e analógicas. Permitem até 2048 passos de memória;
 CLPs de grande porte – construção modular com CPU principal e
auxiliares. Módulos de entrada e saída digitais e analógicas, módulos
especializados, módulos para redes locais (WAGNER, 2013).

6.4 Escolha do controlador lógico programável
Uma parte fundamental de qualquer projeto de automação industrial é a
escolha do controlador lógico programável. Para fazer a escolha correta, é
importante considerar os seguintes pontos:
 número e tipo de sinal que se deve elaborar, ou seja, o número dos
input/output I/O digitais ou analógicos necessários para realizar a
automação. É aconselhável escolher placas I/O com 20% de pontos I/O a
mais do que aquele de que realmente se precisa, para o caso de eventuais
ampliações futuras;

 disponibilidade de módulos especiais: módulos de contagem veloz, controle
eixo, módulos para a conexão em rede com outros PLC ou PC;
 quantidade de memória disponível (KWords disponível) e a possibilidade
de eventuais expansões;
 o scan do CLP, para uma velocidade suficientemente elevada para o tipo
de automação que se deve realizar;
 um aspecto frequentemente omitido, porém importante, é a assistência
técnica. Pode ocorrer a necessidade de se consultar técnicos
especializados da empresa fabricante do controlador programável;
 a possibilidade de programar o controlador com vários tipos de linguagens
de programação. Porém, em relação à preparação técnica do pessoal da
empresa, deve ser lembrado que cursos e aprimoramentos têm custo para
qualquer empresa;
 o custo ligado à parada da máquina em caso de defeito do equipamento
elétrico. A reposição do equipamento em tempo útil é um fator fundamental
(PRUDENTE, 2011).

6.5 Composição dos CLPs
A estrutura física do CLP é um conjunto de circuitos eletrônicos
interligados formados por processadores, memórias, barramentos, dispositivos de
entrada e saída, fonte de alimentação e terminal de programação.
Ao analisarmos o CLP quanto a sua arquitetura e forma construtiva,
podemos compará-lo com um computador especialmente adaptado para
aplicações industriais. Em razão de suas características físicas, ele pode
funcionar em ambientes industriais agressivos, pois suporta variações de
temperatura, vibrações, ruídos elétricos, pequenas variações na tensão, etc. Por
tudo isso, é considerado um equipamento robusto (PAREDE; GOMES, 2011).
Na maioria das vezes, os CLPs são disponibilizados em módulos, ou seja,
cada configuração pode ser montada pelo usuário de acordo com sua

necessidade. Existem também modelos na forma compacta, cuja configuração o
usuário não consegue alterar. Independentemente de serem compactos ou
modulares, todos os CLPs tem a mesma arquitetura e seus blocos principais são:
a) Unidade central de processamento (UCP).
b) Memórias.
c) Módulos de entrada e saída.
Outros componentes secundários de hardware que podem ser
adicionados à arquitetura do CLP seriam:
d) Periféricos de interface com o usuário.
e) Terminal de programação.
Para conhecer o princípio funcional dos CLPs, bem como detalhes de sua
instalação, é necessário que façamos uma rápida análise de seus componentes.

6.5.1 Unidade central de processamento (UCP)
A unidade central de processamento (UCP) gerencia todo o sistema,
controlando as operações realizadas pelas diferentes unidades funcionais.
A principal função da UCP é controlar e executar instruções presentes na
memória. Ela é responsável pelo gerenciamento total do sistema, controlando os
barramentos de endereços, de dados e de controle.
O microprocessador é um dos componentes vitais da UCP. O primeiro
microprocessador fabricado foi o Intel 4004, lançado em 1971. Somente depois
desses dispositivos adquirirem confiabilidade é que passaram a ser utilizados na
fabricação dos controladores lógicos programáveis (PAREDE; GOMES, 2011).
Os primeiros CLPs usavam microprocessadores com lógica discreta.
Alguns microprocessadores possuíamuma característica conhecida como
microcoded que foi muito importante para o desenvolvimento dos CLPs. Esses
microprocessadores tinham seu conjunto de instruções formado pela combinação
de um conjunto de operações básicas.

O preço dos microprocessadores no final dos anos 1970 e início dos 1980
caiu muito e eles se tornaram componentes permanentes do CLP.
Na década de 1980, os CLPs já eram utilizados normalmente em
sistemas de automação que envolviam lógica e sequenciamento. Surgia, então, a
necessidade de desenvolver novas aplicações para esses equipamentos. O
crescimento do mercado fez com que eles começassem a migrar para aplicações
como controle de processo; comunicações entre homens e máquinas e
processamento numérico.
O surgimento de novas aplicações fez com que os CLPs sofressem
evoluções, de início em razão da insuficiência de memória, das limitações do
barramento e do aumento da complexidade do sistema. Para melhorar seu
desempenho, associado à necessidade de maior processamento, os CLPs
passaram a realizar multiprocessamento.
A introdução significativa de novos produtos e das redes de comunicação
de CLPs e a disponibilidade de processadores cada vez mais poderosos fizeram
com que muitas das tarefas executadas por processadores, antes localizados em
módulos de entrada e saída inteligentes fossem executadas em software pela
unidade central de processamento (PAREDE; GOMES, 2011).

6.5.2 Memórias
Memória é o local em que são armazenados instruções e dados, ou seja,
as informações necessárias para o funcionamento do CLP. As memórias podem
ser classificadas em:
 memória executiva ou do programa monitor;
 memória do sistema;
 memória imagem das entradas e saldas (E/S);
 memória de dados;
 memória do usuário ou de aplicação.

As primeiras memórias foram desenvolvidas usando pequenos anéis de
ferro magnético, cada um com 1,5 mm de diâmetro. Quando o anel era
magnetizado em certo sentido, a direção de magnetização indicava o estado “0”
ou “1” do bit associado a esse núcleo. Os núcleos de ferrite eram bem maiores
que os chips hoje utilizados para armazenar dados. A memória com esse tipo de
núcleo era bastante rápida: um bit nela armazenado era lido em um milionésimo
de segundo. No entanto, essa memória era cara, volumosa e de leitura destrutiva,
pois apagava os dados armazenados no núcleo, tornando necessário armazená-
los novamente cada vez que fossem lidos.
A primeira memória de semicondutores foi produzida em 1970 pela
Fairchild. Tratava-se de uma pastilha que tinha quase o tamanho de um núcleo de
ferrite, podia conter ate 256 bits de memória, era de leitura não destrutiva e muito
mais rápida do que o núcleo de ferrite, mas volumosa quando comparada com as
memórias existentes hoje em dia. Apenas 70 bilionésimos de segundo eram
necessários para ler um bit. O custo do bit da memória de semicondutor,
entretanto, era mais alto do que o do núcleo de ferrite.
Já em 1974, o preço por bit da memória de semicondutores tornou-se
menor do que o da memória de núcleo de ferrite. Em seguida, houve rápido
declínio do custo de memória e aumento da densidade da memória física.
A evolução da microeletrônica viabilizou o uso de memórias
semicondutoras.
No início, foram utilizadas as memórias RAM (random acces memory)
que, por serem intrinsecamente voláteis, eram acompanhadas de baterias que as
mantinham permanentemente alimentadas. Depois, as memórias PROM
passaram a ser empregadas, porem, não eram reprogramáveis. O próximo passo
foi adotar as memórias não voláteis EPROM, que eram apagadas pela exposição
à luz ultravioleta. Surgiram, então, as memórias EEPROM que podiam ser
apagadas eletricamente.
Sem dúvida que o desenvolvimento das memórias contribuiu
sobremaneira para o desempenho dos CLPs.

6.5.3 Módulos de entrada e saída
Os dispositivos de entrada e saída (E/S) são utilizados para permitir a
comunicação entre o CLP e os dispositivos externos. Por ser destinado ao
controle de processos, esse equipamento é obrigado a adquirir dados relativos ao
ambiente no qual está inserido e aquele que deve controlar fornecendo sinais de
comando.
Esses dispositivos podem ser divididos em dois grandes grupos:
 dispositivos de entrada — classificados como entradas digitais e entradas
analógicas;
 dispositivos de saída — classificados como saídas digitais e saídas
analógicas.

6.5.4 Periféricos de interface com o usuário
A maioria das aplicações com controladores lógicos programáveis
necessita de uma interface homem-máquina (IHM). Em um processo produtivo, o
operador precisa interagir com o processo ou a máquina, comandando
operações, alterando parâmetros, visualizando situações e recebendo
diagnósticos.
Quando se iniciou o desenvolvimento dos CLPs, a interface com o usuário
era praticamente igual a existente nos painéis de relés. Funções booleanas
podiam ser introduzidas por meio de botoeiras e visualizadas com o uso de
lâmpadas de sinalização. Os CLPs com grande número de bits de entrada e
capacidade de processamento aritmético permitiam a leitura de dados numéricos
utilizando chaves thumbwheel. Tratava-se de chaves com dez posições, cada
uma delas representando um número. Quando conectada as entradas digitais do
CLP, a thumbwheel indicava qual número o usuário escolheu. A indicação podia
ser em código hexadecimal ou BCD. Várias chaves podiam ser combinadas para
a entrada de números com vários dígitos.

Com a redução do custo dos displays de cristal líquido, surgiram as
interfaces homem-máquina (IHMs). Esses dispositivos eram constituídos de
teclado, display e processador, conectados por meio de uma rede de
comunicação de dados a um ou mais CLPs.
Com a adoção do CLP, as fiações dos painéis de relés tornaram-se bem
mais simples. A fiação relacionada a interface com o usuário permaneceu a
mesma, ou seja, as conexões de botoeiras, lâmpadas de sinalização e chaves
thumbwheel ao CLP continuaram existindo. Essa fiação foi eliminada com a
utilização de IHMs e houve aumento nos dados de entrada exibidos ao usuário.
Tudo isso pode ser feito a um custo muito baixo, bastando fazer a programação
de novas telas. No tempo das botoeiras, inserir novos dados significava a compra
de mais botoeiras ou lâmpadas de sinalização e mais módulos de entrada e saída
do CLP.
Com isso, os sistemas se tornaram muito mais flexíveis e amigáveis,
permitindo melhor interação com o usuário (PAREDE; GOMES, 2011).

6.5.5 Terminal de programação
A forma mais comum de interação entre o CLP e o usuário ocorre pela
combinação teclado/monitor. Antes da popularização dos computadores pessoais
(PCs – Personal computer)a programação dos CLPs era feita usando terminais
de programação dedicados, com os dados fornecidos ao CLP por meio de
programação via teclado. Esses terminais eram equipamentos robustos que
dispunham de teclado e monitor.
Há informações indicando que os terminais de programação mais
primitivos e antigos compartilhavam a memória e o processador do próprio CLP a
ser programado. Eles estavam muito próximos dos terminais “burros” usados para
acesso aos computadores mainframes. A adoção desse método deve-se ao fato
de que processadores e memórias eram muito caros na fase inicial da história do
CLP (PAREDE; GOMES, 2011).

Hoje temos os mais modernos computadores pessoais que são
resistentes

6.6 Instalação do CLP
Lembremos que um controlador programável é constituído de uma parte
hardware e de uma parte software que executam diversos procedimentos de
instalação e manutenção.
Pois bem, para pôr em funcionamento o CLP visando garantir um
funcionamento correto, já contando que a segurança da instalação e do pessoal é
fator determinante, é necessário considerar também outros aspectos quando da
instalação nos Quadros Elétricos:
 a correta instalação, a proteção contra o distúrbio de natureza elétrica e,
por fim, o ambiente com suas características críticas (temperatura,
pressão, umidade);
 antes da instalação, é importante ler, no manual do controlador, as
instruções de montagem;
 o controlador é geralmente colocado em um quadro elétrico que
normalmente se encontra junto a outros aparelhos eletrônicos, tais como
relé, contator, conversor de frequência, etc., pertencentes a circuitos de
comando e de potência;
 o instalador qualificado deve estar atento à instalação de uma máquina
industrial, observando a indicação fornecida pelas normas IEC 60204-1
(Segurança do maquinário, equipamento elétrico das máquinas. Parte 1:
regras gerais).

6.6.1 Cablagem
Nesse caso, é preciso distinguir os condutores dos circuitos de sinal, que
são geralmente sinais elétricos de alta sensibilidade, os circuitos de alimentação a
baixa tensão e de alimentação de potência.

Resulta indispensável, conforme ressalta Prudente (2011) como é
aconselhado pelos manuais de instalação dos PLCs, em particular Siemens e
Omron, subdividir os vários condutores em grupos:
Grupo 1 (circuito de sinal):
- condutores blindados para transmissão de dados ou entrada a alta
velocidade (tipo encoders);
- condutores blindados para sinais analógicos;
- condutores não blindados para tensão contínua e alternada, com valores
menores ou iguais a 60 V;
- condutores blindados para tensão contínua e alternada com valores
menores ou iguais de 230V;

Grupo 2 (circuito de baixa tensão):
- condutores não blindados para tensão contínua e alternada maior de
60V e menor ou igual a 230.

Grupo 3 (circuito de potência):
- condutores não blindados para tensão contínua e alternada com valores
maiores ou iguais a 230V ou menores ou iguais a 1 kV.
Esses grupos de condutores devem ser dispostos separadamente no
quadro elétrico, utilizando-se canaletas rigidamente separadas.
Os manuais técnicos indicam a distância mínima para o cabeamento
externo dos cabos elétricos de potência. Essa distância serve para salvaguardar o
PLC de distúrbios elétricos e magnéticos.

Veja a ilustração abaixo:
Indica a distância mínima do CLP para as canaletas do cabeamento externo

Fonte: Prudente (2011, p. 217).
Na próxima ilustração, temos dois tipos de instalações com canaletas
metálicas: à esquerda, uma canalização separada e paralela, e à direita, uma
canalização comum e horizontal, com a distância aconselhada pelos fabricantes
de equipamentos industriais.

Note como as canaletas são rigidamente subdivididas nos 3 grupos de
condutores descritos anteriormente. Frise-se que os circuitos de sinal (cabos de
entrada do CLP, cabos para ligação com transdutores, cabos para sinal
analógico) podem sofrer, em qualquer momento, influência eletromagnética
externa devido, normalmente, aos cabos de potência (de força motriz) para a
ligação de motores, circuitos de aquecimento e outros equipamentos industriais.
Resumindo, nos grandes quadros elétricos industriais de comando e
controle, é aconselhável separar completamente a seção de potência da seção de
comando. Essa separação pode ser feita com quadros elétricos a coluna múltipla

ou a gaveta. Cada compartimento, a coluna ou a gaveta é rigidamente separado
da seção de potência e de comando.

6.6.2 Condições ambientais, ligação a Terra e outras orientações
Algumas condições ambientais devem ser garantidas para que o
controlador opere de modo correto. Devem ser garantidas as condições ligadas à
temperatura, umidade e outros parâmetros. É indispensável então consultar o
manual de instalação de cada PLC.
Na montagem das CPUs e módulos de expansões, seja na montagem
horizontal ou na vertical, é preciso respeitar algumas distâncias mínimas entre os
componentes a fim de garantir um correto esfriamento do equipamento eletrônico.
Veja, por exemplo, a ilustração abaixo para a montagem dos PLCs Siemens.

O melhor modo para o aterramento de um controlador programável é
garantir que todas as conexões comuns do CLP e dos equipamentos a ele ligados
sejam conectadas a um único ponto de massa. Esse ponto é conectado
diretamente do ponto de terra ao sistema. Em cada caso, deve-se consultar o
manual de instalação do controlador.

O CLP normalmente é dotado de um circuito para desligar seu
funcionamento se o seu nível de tensão abaixa em 85% do valor normal. Nesse
caso, todas as saídas são desligadas automaticamente.
O controlador programável ativa novamente o seu funcionamento no
momento que a alimentação volta a ser maior que 85%do valor normal (partida a
quente).
Em caso de partida a quente, cada controlador programável tem um
procedimento diferente no sistema operacional. No caso de falta temporária
(microinterrupção), o CLP se comporta de diversos modos dependendo do tempo
(milissegundos) de interrupção da tensão elétrica. Também nesse caso a consulta
ao manual de sistema é indispensável (PRUDENTE, 2011).
Em geral, o CLP não pode ser usado para funções de segurança e
emergência.
Para máquinas que requerem dispositivos de segurança com botão de
emergência, é necessário projetar circuitos em lógica cabeada eletromecânica
totalmente independente do CLP.O controlador pode ser utilizado para:
 sinalizar ao operador qual dispositivo de segurança causou a parada;
 sinalizar a possibilidade de reencaminhar a máquina, uma vez acabado o
período de emergência.
Também é importante lembrarmos que a parada e a parada de
emergência são de relevante importância para os equipamentos elétricos quando
diretamente ligados ao uso do controlador programável.

6.6.3 Interface com a Rede Elétrica e com os Dispositivos de I/O
Os esquemas elétricos que apresentaremos se referem à ligação com a
rede elétrica e com os dispositivos I/O de um CLP genérico, considerando o
controlador programável inserido em um quadro elétrico a bordo de uma máquina
submetido à prescrição da norma IEC 60204-1.

Em relação aos transformadores e fonte de alimentação:
Qualquer que seja a tensão de funcionamento de um quadro elétrico,
PRUDENTE (2011) diz que é sempre preferível um transformador com tensão
primária monofásica a 400VAC.
Para o secundário, é aconselhável ter dois enrolamentos separados com
tensão geralmente de 24 VAC e 230VAC para a alimentação dos circuitos
auxiliares e do controlador programável, conforme ilustração a seguir:

Não é aconselhável um transformador trifásico com enrolamentos
secundários ligado a estrela com neutro (centro estrela) porque a norma IEC
60204-1veta o seu uso.
De fato, o uso de um transformador com enrolamentos secundários
separados limita um eventual aumento da tensão em linha. Essa instabilidade se
manifesta com maior frequência entre as fases e o fio neutro e se manifesta com
menor frequência entre fase e fase.

Em se tratando da alimentação das entradas:
Para a alimentação das entradas, deve-se considerar uma absorção
média para cada entrada de 10-15mA e calcular a máxima quantidade de
entradas que possam ser ativas simultaneamente.
Para os CLPs com poucas entradas, é suficiente utilizar a alimentação
interna do CLP, que fornece geralmente 200-250 mA. Se as entradas precisam de
uma corrente maior, ocorre uma fonte de alimentação externa.
Para a alimentação das saídas:
A tensão das saídas geralmente é padronizada. Para circuitos auxiliares
temos em corrente alternada: 24 V, 110 V, 220 V. Na Tabela abaixo vemos um
resumo do tipo de alimentação para os circuitos das saídas.

Fonte: Prudente (2011, p. 222).

Para quadros elétricos de pequeno tamanho, é possível utilizar bobinas a
220 V. Assim se evita o uso do transformador. Para o dimensionamento do
transformador, é preciso calcular a soma das potências absorvidas pelos relés e
contatores.
Exemplo aplicativo:
Os esquemas das duas figuras a seguir, nomeadas “A” e “B”, preveem o
controlador programável inserido em um quadro elétrico a bordo de uma máquina
submetida à prescrição da norma IEC 60204-1.

A alimentação do quadro elétrico é efetuada por meio da chave geral
trifásica QF1 com a tensão a 400V.
O transformador possui o secundário com 2 enrolamentos separados,
respectivamente, para a tensão de 220V e 24V, para alimentação dos circuitos
auxiliares e do controlador programável.
A alimentação das entradas é fornecida pela fonte de alimentação interna
ao CLP por meio de chave monofásica QF2. A proteção das chaves QF1 e QF2 é
efetuada por fusíveis com tamanho adequado. É possível, em substituição aos
fusíveis, usar disjuntores termomagnéticos automáticos.
A alimentação das saídas é separada, ou seja, as saídas O1, O2 e O3
são alimentadas a 24V; a saída O4 pode ser alimentada com tensão diferente,
desde que a tensão esteja entre o limite estabelecido pelos construtores.
Na maioria das vezes, as saídas separadas são possíveis somente com
saídas a relé.
Na figura “A” vemos um contato auxiliar normalmente aberto K em série
ao parafuso 1L, que alimenta as saídas do CLP. A chave K deve ser inserida
quando se prevê uma parada de emergência categoria O.

Figura “A”

Fonte: Prudente (2011, p. 223).
A parada de emergência de categoria 0, prevista pela norma IEC 60204-
1, prevê a suspensão imediata da alimentação dos atuadores (parada não
controlada). Essa solução da parada de emergência de categoria O pode ser
prevista pelo projetista no caso de as saídas O1, O2, O3 serem julgadas muito
perigosas para a segurança.

Figura “B”

Fonte: Prudente (2011, p. 224).
No funcionamento normal, deve-se pressionar o botão SI (figura “B”), que,
por meio da energização da bobina de segurança K, faz fechar o seu contato
auxiliar K em série ao parafuso 1L, que alimenta assim as saída do CLP
Pressionando-se o botão de emergência a cogumelo S2, se desenergiza a bobina
de segurança K, abrindo assim o seu contato auxiliar em série a 1L e
desenergizando as saídas do CLP.
A ordem de emergência é enviada também na entrada I4 do CLP por
meio do teste sobre o estado do contato auxiliar normalmente aberto K. Para
assegurar a proteção das pessoas contra os perigos do contato direto e indireto, é
aconselhável o uso de um transformador de segurança para circuitos do tipo
PELV (protection extra low voltage).
Para isolar os circuitos de baixa tensão 220 V do circuito auxiliar (circuito
de saída do PLC a 24V), a norma IEC 60204-1prevê que o transformador com
enrolamentos separados com tensão menor que 50V deve ter um parafuso ligado
a terra (PE). A esse parafuso ligado a terra devem ser ligadas todas a saídas
comuns do CLP. A mesma norma IEC 60204-1 proíbe qualquer dispositivo de
interrupção da corrente no condutor elétrico comum de saída do CLP. Caso não
se utilize um transformador de segurança no circuito de saída do PLC a 24 V, o

circuito de comando, segundo a norma IEC 60204-1, chama-se do tipo FELV
(functional extra-low voltage) e prevê a utilização de transformadores normais
(não de segurança).
Nesse caso, para garantir a proteção das pessoas contra os perigos dos
contatos direto e indireto, é indispensável o uso de um interruptor do tipo
diferencial contra as correntes de fuga a terra. Esse interruptor diferencial deve
ser ligado em série com a chave geral QF1 (não desenhado na figura “A”).

Considerações práticas sobre a interface do PLC com os sensores
discretos:
Normalmente,não se têm problemas de conexão das entradas dos CLPs
com sensores dotados de chaves eletromecânicas do tipo relé. Já os sensores do
tipo discreto (sensores de proximidade, fotocélulas e outros dispositivos)
requerem uma particular atenção. De fato, os sensores discretos têm saídas
geralmente a transistor (PRUDENTE, 2011).
Existem no comércio dois tipos de sensores com saída estática: PNP E
NPN. O do tipo PNP atua na saída com transistor do tipo PNP; o do tipo NPN atua
na saída com transistor do tipo NPN.
Na lógica PNP temos na saída do sensor um estado lógico “1”
correspondente a um sinal positivo versus massa, geralmente +5V,+10V,+24V em
corrente contínua.
Com a lógica NPN, temos na saída do sensor um estado lógico “1”
correspondente a um sinal negativo versus massa, geralmente -5 V, -10 V, -24 V
em corrente contínua. O tipo de sensor PNP ou NPN que conectaremos na
entrada do CLP depende do tipo de placas de entradas do CLP usado, que
deverá ter a mesma polaridade.
Em poucas palavras, um sensor do tipo PNP, ligado nas entradas de um
CLP, deve ter placa do tipo PNP, ou seja, de mesma polaridade; assim como um

sensor do tipo NPN ligado nas entradas de um CLP deve ter uma placa do tipo
NPN.
Nas Figuras “C” e “D” temos a ligação entre os sensores discretos do tipo
NPN e PNP nas entradas de um CLP genérico.
Na figura “C”, o comum das entradas do PLC é positivo (COM+), e em
consequência a placa de entrada do CLP é do tipo NPN, e o sensor que se pode
ligar deve ser do mesmo tipo NPN.
Na Figura “D”, vemos que o comum das entradas do CLP é negativo
(COM-), e em consequência a placa de entrada do CLP é do tipo PNP e o sensor
que se pode ligar deve ser do mesmo tipo PNP.
Geralmente, os fabricantes japoneses de CLPs utilizam placas de entrada
do tipo NPN. Já os fabricantes de CLPs europeus usam placas de entrada do tipo
PNP.
É claro que nos manuais técnicos das placas deverá estar indicada a
polaridade NPN ou PNP.
Para concluir, podemos dizer que os PLCs Simatic da Siemens, se não
especificado em contrário, têm polaridade PNP (PRUDENTE, 2011).

FIGURA “C”

FIGURA “D”

Enfim, dicas para manutenção e pesquisa dos defeitos:
É recomendável efetuar uma manutenção ordinária a cada 6 meses e no
máximo a cada ano para qualquer dispositivo ou equipamento industrial. A
filosofia de base de qualquer intervenção em caso de defeito é a de isolar a parte
defeituosa com a substituição do módulo defeituoso o mais rápido possível para
diminuir o tempo de parada de máquina.
Procura-se compreender a causa dos defeitos por meio das funções de
autodiagnostico presentes em qualquer controlador programável. Com o
autodiagnóstico, é possível uma redução considerável do tempo de parada de
máquina.
Prudente (2011) identificou 3 tipos de falhas muito comuns na CPU:
a) Falha de inicialização
Provoca uma mensagem na unidade de programação durante a fase do
autodiagnóstico sinalizada por meio de LEDs. Os manuais de sistema fornecem
as indicações do significado do estado dos LEDs relativas a essa condição de
falha.
b) Falha fatal
Provoca uma parada imediata da CPU, e todas as saídas são
automaticamente desligadas.
c) Falha não fatal (alarm)
Provoca um alarme, porém o programa é executado normalmente. O
operador rapidamente deverá eliminar a causa do alarme. Se é um alarme “a
tempo”, a remoção deve acontecer muito rapidamente para evitar a parada da
CPU.
Em todo caso, a consulta ao manual de sistema resulta sempre
indispensável (PRUDENTE, 2011).

UNIDADE 7 – APLICAÇÕES PRÁTICAS UTILIZANDO
CONTROLADOR PROGRAMÁVEL

Dentre as várias aplicações práticas de um CLP temos um
estacionamento automático controlado, semáforo com display com contagem
decrescente; instalação automatizada de separação de dois produtos; inspeção e
controle de uma linha de transporte discretizada; instalação automatizada com
cálculos de percentual de descarte em uma linha de produção; controle de
instalação para escadaria; controle de porta automática; controle de ventilação;
controle de portão de uma fábrica.
Vamos exemplificar utilizando microcontroladores programáveis da linha
CLIC WEG que caracterizam-se pelo seu tamanho compacto, fácil programação e
excelente custo – benefício. Este microcontrolador é utilizado em automação de
pequeno porte em tarefas de intertravamento, temporização, contagem e
comandos tradicionais. Por isso podem ser utilizados em varias aplicações como,
por exemplo:
 sistemas de iluminação;
 comandos de portas e cancelas;
 sistemas de energia;
 sistemas de refrigeração e ar condicionado;
 sistemas de ventilação;
 sistemas de transporte;
 controle de silos e elevadores;
 comando de bombas e compressores;
 sistemas de alarme;
 comando de semáforos;
 sistemas de irrigação;

 outras aplicações (WAGNER, 2013).
O CLIC-02 é um PLC pequeno e inteligente contendo até 44 pontos de
E/S, possui programa gráfico em ladder e FBD, é aplicável á operação automática
de pequena escala. O CLIC-02 pode expandir em até 3 grupos de módulo de 4
entradas - 4 saídas. A mobilidade inteligente e supremacia do CLIC-02 são de
grande valia para você economizar consideravelmente tempo e custo na
operação.
CONTROLE DE PORTA AUTOMÁTICA
As portas automáticas são geralmente instaladas na entrada de
supermercados, bancos e hospitais.
Requisitos:
- a porta deve abrir automaticamente quando uma pessoa está se
aproximando;
- a porta permanece aberta durante um determinado tempo e então
fecha, se não houver alguma pessoa presente.

Solução tradicional:

Quando quaisquer sensores B1 ou B2 detectarem a presença de algum
visitante, a porta será aberta. Após um determinado tempo sem detectar ninguém,
o relé MC4 irá comandar o fechamento da Porta.
Utilizando o CLIC como controlador do sistema:
A utilização do CLIC como controlador do sistema pode simplificar o
circuito. Tudo o que precisa ser feito é conectar ao CLIC os sensores de
presença, fins de curso e o contator.
Componentes utilizados:
- MC1 contator de abertura da porta;
- MC2 contatorde fechamento da porta;

- S1 (contato NF) fim de curso de fechamento;
- S2 (contato NF) fim de curso de abertura;
- B1 (contato NA) sensor infravermelho externo;
- B2 (contato NA) sensor infravermelho interno.
Circuito elétrico e Programa com o CLIC sendo utilizado:

Fonte: WAGNER (2013).

REFERÊNCIAS

REFERÊNCIAS BÁSICAS

FIALHO, Arivelto Bustamante. Automação pneumática: projetos,
dimensionamento e análise de circuitos. 6 ed. Editora Érica, 2009.
PRUDENTE, Francesco. Automação industrial: PLC: programação e instalação.
Rio de Janeiro: LTC, 2011.

REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES

ANTONELLI, P. L. Introdução aos controladores lógicos programáveis (CLPs).
Apostila de Curso de CLP Básico, 1998.
CASTRUCCI, Plínio de Lauro; MORAES, Cicero Couto de. Engenharia de
Automação industrial. 2 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
CAVALCANTI, Anderson Luiz de Oliveira; CARVALHO NETO, João Teixeira.
Controladores Lógicos Programáveis. Natal-RN: UFRN, 2011. Disponível em:
http://www.dca.ufrn.br/~joaoteixeira/ApostilaCLPFinal.pdf
CORRADI, J. Controladores Lógicos Programáveis. Apostila de Curso de CLP,
2005.
DIGEL ELÉTRICA. CLP (2014). Disponível em:
http://www.digel.com.br/novosite/index.php?option=com_content&view=category&l
ayout=blog&id=43&Itemid=1
KONTE, J. F.; TEIXEIRA, J. L. P.; ALVES, P. E. Curso de Controladores Lógicos
Programáveis. Apostila do curso de controladores lógicos programáveis da UERJ,
2009.
MAITELLI, A. L. Apostila de Controladores Lógicos Programáveis, Apostila do
curso de CLP do Departamento de Engenharia de Computação e Automação da
UFRN.
MAMEDE FILHO, João. Instalações elétricas industriais. 8 ed. Rio de Janeiro:
LTC, 2012.
PAREDE, Ismael Moura; GOMES, Luiz Eduardo Lemes. Eletrônica: automação
industrial. São Paulo: Fundação Padre Anchieta, 2011. Disponível em:
http://eletro.g12.br/arquivos/materiais/eletronica6.pdf

PUPO, Maurício Santos. Interface homem-máquina para supervisão de um CLP
em um controle de processos através da WWW. São Paulo: USP, 2002.
Dissertação de Mestrado.
PRUDENTE, Francesco. Automação industrial: PLC – teoria e aplicação- curso
básico. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
RIBEIRO, Marco Antônio. Automação industrial. 4 ed. Salvador: 2001.
ROSÁRIO, João Maurício. Automação industrial. São Paulo: Baraúna, 2009.
SILVA, M. E. Automação Industrial. Apostila da disciplina de automação industrial
das instituições: FUMEP, EEP, COTIP, 2005.
UFPB. Sistemas digitais. Disponível em: www.di.ufpb.br/jose/sistemas.doc
WAGNER, Robson. Automação industrial. CENTEC. Centro de Ensino de
Tecnologias, 2013. Disponível em:
http://www.centec.org.br/index.php/atuacao/ensino/pos-graduacao
WEG Indústrias Ltda. Módulo 3: automação de processos industriais (2009).
Disponível em:
ftp://ftp.mecanica.ufu.br/.../Automação%20de%20Processos%20Industri...

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