CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS (24)

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1 
 
Curso de Engenharia Mecânica – Automação e Sistemas 
 
 
 
 
 
AUTOMAÇÃO DE BOMBAS DOSADORAS COM AUXÍLIO DE 
CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL 
 
 
 
 
 
 
André Zelioli Sturaro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Campinas – São Paulo – Brasil 
 
Junho de 2009 
 
 
2 
 
Curso de Engenharia Mecânica - Automação e Sistemas 
 
 
 
 
 
AUTOMAÇÃO DE BOMBAS DOSADORAS COM AUXÍLIO DE 
CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL 
 
 
 
André Zelioli Sturaro 
 
 
Monografia apresentada à disciplina Trabalho de 
Conclusão de Curso, do Curso de Engenharia Mecânica – 
Automação e Sistemas da Universidade São Francisco, 
sob a orientação do Prof. Paulo José Coelho Canavezi, 
como exigência parcial para conclusão do curso de 
graduação. 
 
Orientador: Prof. Paulo José Coelho Canavezi 
 
 
 
 
 
 
 
Campinas – São Paulo – Brasil 
 
Junho de 2009 
 
 
3 
AUTOMAÇÃO DE BOMBAS DOSADORAS COM AUXÍLIO DE 
CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL 
 
André Zelioli Sturaro 
 
 
Monografia defendida e aprovada em 24 de junho de 2009 pela Banca 
Examinadora assim constituída: 
 
 
 
 
 
Prof Paulo José Coelho Canavezi (Orientador) 
USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP. 
 
 
Prof Dr Guilherme Bezzon (Membro Interno) 
USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP. 
 
 
Prof Lúcio Roberto Magioli (Membro Interno) 
USF – Universidade São Francisco – Campinas – SP. 
 
 
 
 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
“No meio de qualquer dificuldade encontra-se a 
oportunidade” 
(Albert Einstein) 
 
 
5 
.Agradecimentos 
Agradeço primeiramente ao Professor Paulo José Coelho Canavezi, meu orientador, que 
acreditou em mim e incentivou-me para a conclusão deste trabalho, face aos inúmeros 
percalços do trajeto. 
 
Agradeço também aos demais professores com os quais tive contato durante o curso, que 
sempre transmitiram seus conhecimentos com companheirismo e dedicação. 
 
Aos meus amigos, dentro e fora da Universidade, os quais me acompanharam nesta 
caminhada, me auxiliando e incentivando em todos os momentos. 
 
Aos meus pais e familiares, que com apoio moral e financeiro, possibilitaram que eu chegasse 
até aqui, pois sem dúvida, sem eles nada eu teria conseguido. 
 
À Deus. 
 
Eu agradeço fraternalmente a todos. 
 
 
 
 
 
6 
Sumário 
Lista de Figuras ........................................................................................................................ 8 
Lista de Tabelas ........................................................................................................................ 9 
Resumo .................................................................................................................................... 10 
1 Introdução ........................................................................................................................ 11 
1.1 Objetivos ..................................................................................................................... 11 
1.2 Justificativa.................................................................................................................. 12 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ....................................................................................... 13 
2.1 CLP (Controlador Lógico Programável)..................................................................... 13 
2.1.1 Histórico ...............................................................................................................13 
2.1.2 Princípio de Funcionamento.................................................................................14 
2.1.3 I/O digitais e analógicos .......................................................................................16 
2.1.3.1 Módulos Discretos ......................................................................................... 16 
2.1.3.2 Módulos Analógicos ...................................................................................... 17 
2.1.4 Sistema de Memória .............................................................................................17 
2.1.4.1 Memória do Sistema de Operação ................................................................. 17 
2.1.4.2 Memória de Aplicação ou Memória do Usuário............................................ 18 
2.1.5 Programação – Linguagem LADDER..................................................................19 
2.1.5.1 Funções Lógicas em LADDER ..................................................................... 20 
2.1.5.2 Circuitos em selo ........................................................................................... 21 
2.1.5.3 Instruções de “SET” e “RESET” ................................................................... 22 
2.1.5.4 Circuitos de Detecção de Borda..................................................................... 22 
2.1.5.5 Temporizadores ............................................................................................. 23 
2.1.5.6 Variáveis Analógicas ..................................................................................... 24 
2.2 IHM ............................................................................................................................. 25 
2.3 Bombas Dosadoras...................................................................................................... 26 
2.3.1 Principais tipos de bombas dosadoras ..................................................................26 
2.3.1.1 Bomba dosadora de mecanismo tipo eixo de manivela-biela 
(diafragma/êmbolo/pistão).............................................................................................. 27 
2.3.1.2 Bombas Rotativas de Engrenagem ................................................................ 27 
2.3.2 Bomba dosadora utilizada no projeto ...................................................................28 
2.3.3 Vazão x Velocidade..............................................................................................29 
2.3.4 Linearização..........................................................................................................29 
2.4 Regime de trabalho do sistema.................................................................................... 30 
2.4.1 Fluxo contínuo......................................................................................................30 
2.4.2 Bateladas...............................................................................................................30 
2.4.3 Remoto (4-20mA) ................................................................................................31 
2.4.4 Temporizado.........................................................................................................31 
 
 
 
7 
3 MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................................... 32 
3.1 Materiais Utilizados....................................................................................................32 
3.1.1 CLP (Controlador Lógico Programável).............................................................32 
 3.1.2 Conjunto Moto-Bomba Dosadora........................................................................32 
 3.1.3 Periféricos............................................................................................................33 
 3.1.4 Esquema Hidráulico.............................................................................................34 
 3.1.5 Esquema Elétrico.................................................................................................35 
3.2 Metodologia................................................................................................................363.2.1 Programação........................................................................................................36 
 
4 RESULTADOS ................................................................................................................ 54 
5 Conclusão.......................................................................................................................... 56 
5.1 Contribuições .............................................................................................................. 56 
5.2 Extensões..................................................................................................................... 57 
Referências Bibliográficas ..................................................................................................... 58 
 
 
 
 
 
 
 
8 
Lista de Figuras 
Figura 1.1 - Fluxograma esquemático do funcionamento de um CLP [2]................................15 
Figura 1.2 - Diagrama elétrico de uma partida direta[2]...........................................................19 
Figura 1.3 - Linha de programação Ladder e Tabela Verdade da função AND[2]..................20 
Figura 1.4 - Linha de programação Ladder e Tabela Verdade da função OR[2]......................20 
Figura 1.5 - Linha de programação Ladder e Tabela Verdade da função NAND[2]................21 
Figura 1.6 - Linha de programação Ladder e Tabela Verdade da função NOR[2]...................21 
Figura 1.7 - Exemplo da utilização das instruções de SET e RESET[2]..................................22 
Figura 1.8 - Circuito de detecção de borda[2]...........................................................................22 
Figura 1.9 - Bloco do Temporizador do CLP HI ZAP500 [2]..................................................24 
Figura 2.0 - Programa para partida com reversão mensagens[2]..............................................25 
Figura 2.1 - Esquema de funcionamento de bomba de engrenagens[3]...................................27 
Figura 2.2 - Vista em Corte [3].................................................................................................28 
Figura 2.3 - Vista Explodida [3]...............................................................................................28 
Figura 2.4 - Esquema Hidráulico..............................................................................................34 
Figura 2.5 - Esquema Elétrico...................................................................................................35 
Figura 2.6 - Fluxograma da Lógica de Programação................................................................37 
Figura 2.7 - Programação em Linguagem Ladder – Telas IHM...............................................39 
Figura 2.8 - Programação em Linguagem Ladder – Telas IHM...............................................40 
Figura 2.9 - Programação em Linguagem Ladder....................................................................41 
Figura 3.0 - Programação em Linguagem Ladder....................................................................42 
Figura 3.1 - Programação em Linguagem Ladder....................................................................43 
Figura 3.2 - Programação em Linguagem Ladder....................................................................44 
Figura 3.3 - Programação em Linguagem Ladder....................................................................45 
Figura 3.4 - Programação em Linguagem Ladder....................................................................46 
Figura 3.5 - Programação em Linguagem Ladder....................................................................47 
Figura 3.6 - Programação em Linguagem Ladder....................................................................48 
Figura 3.7 - Programação em Linguagem Ladder....................................................................49 
Figura 3.8 - Programação em Linguagem Ladder....................................................................50 
Figura 3.9 - Curva da Bomba Dosadora Micropump, modelo GJ-N23.FF1S.A[6].................51 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
Lista de Tabelas 
Tabela 2.0 - Tipos de memória para o Sistema de Operação e de Aplicação[1]......................18 
Tabela 2.1 - Elementos Básicos da Linguagem Ladder[2].......................................................19 
Tabela 2.2 - Elementos de Pulso da Linguagem Ladder[2]......................................................23 
Tabela 2.3 - Exemplos de funções utilizadas com variáveis analógicas[2]..............................24 
Tabela 2.4 - Materiais e Custos.................................................................................................33 
Tabela 2.5 - Mapeamento de Memórias de Valores Inteiros de 16 bits (M)............................51 
Tabela 2.6 - Mapeamento de Memórias de Constantes Inteiras (K).........................................51 
Tabela 2.7 - Mapeamento de Memórias de Valores Reais (D).................................................52 
Tabela 2.8 - Mapeamento de Contatos Auxiliares (R)..............................................................52 
Tabela 2.9 - Mapeamento de Constantes Reais (Q)..................................................................52 
Tabela 3.0 - Mapeamento de Entradas e Saídas Digitais e Analógicas....................................53 
Tabela 3.1 - Valores de Vazão x Velocidade............................................................................54 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
Resumo 
Na área técnica-comercial são analisadas diversas aplicações e selecionados os 
equipamentos mais adequados às solicitações de trabalho. Um cliente necessitava aplicar um 
fluido à base de Ácido Propiônico no processo de fabricação de seu produto. Surgiu assim a 
possibilidade de desenvolver melhorias em um sistema já existente para esta aplicação de 
dosagem, utilizando um Controlador Lógico Programável e 04 micro-bombas dosadoras. Com 
o aumento das linhas de processo, o sistema antigo passou a se mostrar oneroso devido ao seu 
custo, seu dimensional e sua limitação do controle de vazão de apenas uma bomba pela 
velocidade da rotação do motor elétrico, feita através de inversor de freqüência. 
Primeiramente foram definidas as variáveis do processo e elaborado o fluxograma para a 
lógica de programação, posteriormente foi desenvolvido o programa em linguagem Ladder. 
Ao término do desenvolvimento do programa, o mesmo é executado no CLP para verificação 
da lógica e correção de possíveis erros, sendo por fim definido o programa de aplicação. Para 
execução e teste no CLP, é habilitada apenas uma receita e uma bomba. Posteriormente são 
habilitados todos os modos de operação da bomba, sendo um por vez, devido às limitações de 
entradas e saídas (I/O) e de memória do CLP utilizado no teste. Através do CLP, podem ser 
programadas de 01 à 04 bombas para trabalhar com 04 modos de operação: fluxo contínuo, 
batelada, acionamento remoto e temporizado, contando também com uma função de 
desabilitação; podendo registrar até 04 diferentes receitas. Com isso, tem-se um sistema mais 
leve, compacto e com maior flexibilidade de controle, que evita a necessidade de se implantar 
um sistema para cada linha e com várias possibilidades de operação através da programação 
das receitas e modos de operação. O custo inicial por linha de processo se mostra próximo ao 
custo do antigo sistema, com boa relação custo-benefício. Este projeto proporciona melhorias 
em uma linha de produção com o auxílio de ferramentas de automação, que permitiram maior 
agilidade, flexibilidade e economia no processo. 
 
 
PALAVRAS-CHAVE: CLP, dosagem, micro-bombas, modos, receitas, operação 
 
 
 
 
 
11 
1 INTRODUÇÃO 
A Tetralon Indústria e Comércio de EquipamentosIndustriais Ltda, atua no mercado 
de equipamentos de transferência de fluídos (bombas) e acessórios à 25 anos, com a proposta 
de fornecer soluções em transferência e dosagem de fluidos. Na área técnica-comercial, são 
analisadas diversas aplicações enviadas por clientes e selecionados os equipamentos mais 
adequados às solicitações de trabalho, sempre aliando performance e custo benefício. 
Um cliente necessitava aplicar um fluido à base de Ácido Propiônico sobre cereal 
usado no processo de fabricação de seu produto, porém, devido à falta de equipamento para 
fazer a dosagem controlada desta substância, não conseguia disponibilizar seu produto para o 
mercado. Sendo assim, foi desenvolvido um sistema que transferia o fluido acondicionado em 
um tanque para a linha de processo, fazendo a dosagem do mesmo de forma eficiente, com 
segurança e sem desperdício. O sistema era acionado através de um sensor de presença que 
detectava o cereal em uma esteira que transferia os grãos do setor de descarregamento até a 
linha de produção. 
Contudo, com o aumento das linhas de processo, o sistema passou a se mostrar 
oneroso devido ao seu custo, seu dimensional e sua limitação do controle de vazão de apenas 
uma bomba pela velocidade da rotação do motor elétrico, feita através de inversor de 
freqüência. 
 
 
1.1 Objetivos 
 
Otimizar o processo de dosagem de fluido à base de Ácido Propiônico através de um 
Controlador Lógico Programável, visando controlar as variações de dosagem em mais de uma 
bomba dosadora, eliminando as deficiências de um sistema desenvolvido anteriormente, com 
a vantagem de ser um sistema que pode ser usado e adaptado a outros tipos de aplicações, 
com características e necessidades variadas, trabalhando através da programação das bombas 
dentro do sistema de receitas. 
 
 
 
 
12 
1.2 Justificativa 
 
 O projeto se baseia em uma aplicação real, já desenvolvida, sobre a qual uma melhoria 
pode gerar agilidade no processo de produção e conseqüente redução de custo, agregando 
valor ao produto oferecido ao cliente, além de proporcionar maior segurança aos operadores e 
ao meio ambiente, pois o produto a ser bombeado é corrosivo para pele, olhos e sistema 
respiratório e também apresenta custo elevado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
Na revisão bibliográfica à seguir, são abordados os conceitos e as características dos 
dois principais itens necessários para realização do projeto: o Controlador Lógico 
Programável e a Micro-Bomba Dosadora. 
 
2.1 CLP (Controlador Lógico Programável) 
 
2.1.1 Histórico 
 
Na década de 60, o aumento da competitividade fez com que a indústria automotiva 
melhorasse o desempenho de suas linhas de produção, aumentando tanto a qualidade como a 
produtividade. Fazia-se necessário encontrar uma alternativa para os sistemas de controle a 
relés. Uma saída possível, imaginada pela General Motors, seria um sistema baseado no 
computador. 
 Assim, em 1968, a Divisão Hydramatic da General Motors determinou os critérios 
para o projeto do CLP, sendo que o primeiro dispositivo a atender às especificações foi 
desenvolvido pela Goulds Modicon em 1969. 
 As principais características desejadas nos novos equipamentos de estado sólido com 
flexibilidade dos computadores eram: 
 
 - preço competitivo com o sistema a relés; 
 - dispositivos de entrada e saída facilmente substituíveis; 
 - funcionamento em ambiente industrial (vibração, calor, poeira, ruídos); 
 - facilidade de programação e manutenção por técnicos e engenheiros; 
 - repetibilidade de operação e uso. 
 
Originalmente os CLPs foram usados em operações de controle discreto (on/off – 
liga/desliga), como os sistemas a relés, porém eram facilmente instalados, economizando 
espaço e energia, além de possuírem indicadores de diagnósticos que facilitavam a 
manutenção.[1] 
 
 
14 
Uma eventual necessidade de alteração na lógica de controle da máquina era realizada 
em pouco tempo, apenas com mudanças no programa, sem necessidade de alteração nas 
ligações elétricas. 
 A década de 70 marca uma fase de grande aprimoramento dos CLPs. Com as 
inovações tecnológicas dos microprocessadores, maior flexibilidade e um grau também maior 
de inteligência. 
 Nos anos 80, aperfeiçoamentos foram atingidos, fazendo do CLP um dos 
equipamentos mais atraentes na Automação Industrial. A possibilidade de comunicação em 
rede (1981) é hoje uma característica indispensável na indústria. Além dessa evolução 
tecnológica, foi atingido um alto grau de integração, tanto no número de pontos como no 
tamanho físico, que possibilitou o fornecimento de minis e micros CLPs (a partir de 1982). 
 Atualmente, os CLPs apresentam características como módulos de I/O de alta 
densidade, módulos remotos controlados por uma mesma CPU, módulos inteligentes (co-
processados que permitem realização de tarefas complexas: controle PID, posicionamento de 
eixos, transmissão via rádio ou modem, leitura de código de barras), softwares de 
programação em ambiente Windows (facilidade de programação), integração de Aplicativos 
Windows (Access, Excel, Visual Basic) para comunicação com CLPs, recursos de 
monitoramento da execução do programa, diagnósticos e detecção de falhas, instruções 
avançadas que permitem operações complexas (ponto flutuante, funções trigonométricas), 
Scan Time (tempo de varredura) reduzido (maior velocidade de processamento), dentre outras. 
[1] 
2.1.2 Princípio de Funcionamento 
 
O Controlador Lógico Programável, ou simplesmente PLC (Programmable Logic 
Controller), pode ser definido como um dispositivo de estado sólido – um computador 
industrial, capaz de armazenar instruções para implementação de funções de controle 
(seqüência lógica, temporização e contagem por exemplo), além de realizar operações lógicas 
aritméticas, manipulação de dados e comunicação em rede, sendo utilizado no controle de 
Sistemas Automatizados. 
De acordo com a definição do Vocabulário Eletrotécnico Internacional, capítulo 351: 
Controle Automático – IEC 60050(351), um Sistema de Controle poder ser dividido em duas 
partes independentes:[1] 
 
 
15 
 - Sistema Controlado: sistema que executa a operação física. 
 - Sistema de Controle: equipamento que recebe informações provenientes do operador e/ou 
do processo a ser controlado, dentre outros, e emite ordens ao Sistema Controlado.[1] 
 
Conforme a Figura 1.1 abaixo, o CLP funciona de forma seqüencial, fazendo um ciclo 
de varredura em algumas etapas. É importante observar que quando cada etapa do ciclo é 
executada, as outras etapas ficam inativas. O tempo total para realizar o ciclo é denominado 
CLOCK. Isso justifica a exigência de processadores com velocidades cada vez mais altas.[2] 
 
 
Figura 1.1 - Fluxograma esquemático do funcionamento de um CLP [2] 
 
Início: Verifica o funcionamento da CPU, memórias, circuitos auxiliares, estados das 
chaves, existência de um programa de usuário, emite aviso de erro em caso de falha. Desativa 
todas as saídas. 
Verifica o estado das entradas: Lê cada uma das entradas, verificando se houve 
acionamento. O processo é chamado de ciclo de varredura. 
Compara com o programa do usuário: Através das instruções do usuário sobre qual 
ação tomar em caso de acionamento das entradas o CLP atualiza a memória imagem das 
saídas. 
Atualiza as saídas: As saídas são acionadas ou desativadas conforme a determinação 
da CPU. Um novo ciclo é iniciado.[2] 
 
 
 
16 
2.1.3 I/O digitais e analógicos 
 
Os Módulos de I/O fazem a comunicação entre a CPU e o meio externo (por meio dos 
dispositivos de Entrada e Saída), além de garantir isolação e proteção à CPU. De forma 
genérica, são divididos em Módulos de Entrada e Módulos de Saída.Para CLPs modulares, há 
também os Módulos Combinados (Pontos de Entrada e Saída no mesmo Módulo). 
 
 - Módulo de Entrada (Input Modules): recebem os sinais dos dispositivos de entrada, tais 
como: sensores, chaves e transdutores, e os convertem em níveis adequados para serem 
processados pela CPU. 
 - Módulos de Saída (Output Modules): enviam os sinais aos dispositivos de saída, tais como 
motores, atuadores e sinalizadores. Esses sinais podem ser resultantes da lógica de controle, 
pela execução do Programa de Aplicação, ou podem ser ‘forçados’ pelo usuário, independente 
da lógica de controle.[1] 
 
2.1.3.1 Módulos Discretos 
 
Tratam sinais digitais (On/Off – 0/1). São utilizados em sistemas seqüenciais e na 
maioria das aplicações com CLPs, mesmo como parte de sistemas contínuos. 
Cada Ponto de Entrada ou de Saída, dos Módulos Discretos corresponde a um bit de 
um determinado endereço da Tabela de Dados (Tabela de Imagem das Entradas e Tabela 
Imagem das Saídas), a qual é acessada durante a execução do Programa de Aplicação. 
A quantidade de pontos de um módulo determina sua densidade. Para os Módulos de 
Saída, quanto maior a densidade, menor a corrente que cada ponto pode fornecer. 
Um fator importante durante a configuração dos Módulos de Saída relaciona-se ao 
acionamento dos dispositivos controlados. Não é recomendada a utilização de saídas à relé 
para acionamentos cíclicos, mesmo de baixa freqüência, ou acionamentos rápidos, devido à 
fadiga mecânica que eles podem sofrer.[1] 
 
 
 
 
 
17 
2.1.3.2 Módulos Analógicos 
 
Tratam sinais analógicos (tensão, corrente, temperatura, por exemplo). São utilizados 
em sistemas contínuos ou como parte de sistemas seqüenciais. 
 Os Módulos Analógicos de Entrada convertem sinais analógicos, provenientes dos 
dispositivos de entrada (transdutor, conversor, termopar), em sinais digitais por meio de 
Conversor Analógico/Digital (ADC – Analog to Digital Converter), disponibilizando-os 
adequadamente ao barramento da CPU. Os Módulos Analógicos de Saída convertem sinais 
digitais, disponíveis no barramento da CPU, em sinais analógicos por meio de Conversor 
Digital/Analógico (DAC – Digital to Analog Converter), enviando-os aos dispositivos de 
saída (driver, amplificador). 
 Cada entrada ou saída analógica é denominada de canal em vez de ponto, como nos 
Módulos Discretos. O valor convertido referente a cada canal analógico de entrada, ou o valor 
a ser convertido e enviado para cada canal analógico de saída, é armazenado em um endereço 
específico na Tabela de Dados, determinado pelo Programa de Aplicação, e a quantidade de 
bits relativos a cada canal depende da resolução dos Conversores A/D e D/A. 
 Independente da quantidade de canais disponíveis e da resolução dos conversores, 
cada Módulo Analógico de Entrada ou de Saída consome certa quantidade de Pontos de I/O, a 
qual tem variações de acordo com a Família de CLP utilizada.[1] 
 
2.1.4 Sistema de Memória 
 
2.1.4.1 Memória do Sistema de Operação 
 
 - Programa de Execução (Firmware): Constitui o programa desenvolvido pelo fabricante do 
CLP, o qual determina como o sistema deve operar, incluindo a execução do Programa de 
Aplicação, controle de serviços periféricos, atualização dos Módulos de I/O, dentre outras 
funções. O Programa de Execução é responsável pela ‘tradução’ do Programa de Aplicação 
desenvolvido pelo usuário – em linguagem em alto nível, para instruções que o Processador 
da CPU possa executar – em linguagem de máquina. É armazenado em memória não volátil – 
tipo ROM, normalmente EPROM.[1] 
 
 
18 
- Rascunho do Sistema: Trata-se de uma área de memória reservada para o armazenamento 
temporário de uma quantidade pequena de dados , utilizados pelo Sistema de Operação para 
cálculos ou controle (calendário e relógio internos, sinalizadores – flags – de alarmes e erros). 
Uma característica dessa área de memória é o acesso rápido, sendo do tipo RAM.[1] 
 
2.1.4.2 Memória de Aplicação ou Memória do Usuário 
 
 - Programa de Aplicação: Nessa área é armazenado o programa desenvolvido pelo usuário 
para execução do controle desejado. Trata-se normalmente de memória EEPROM, podendo 
ser também EPROM, ou ainda RAM com bateria de segurança. 
 
 - Tabela de Dados: Essa área armazena dados que são utilizados pelo Programa da Aplicação, 
como valores atuais e de preset (pré-configurado) de temporizadores / contadores e variáveis 
do programa, além dos status dos Pontos de Entrada e de Saída (Tabela de Imagem das 
Entradas e Tabela de Imagem das Saídas, que são lidas e escritas pelo Programa de Aplicação, 
respectivamente). A atualização desses status é realizada constantemente, refletindo as 
mudanças ocorridas nos Pontos de Entrada, e as atualizações das saídas são efetuadas pelo 
Programa de Aplicação. Cada Ponto de Entrada e de Saída, conectado aos Módulos de I/O, 
tem um endereço específico na Tabela de Dados, o qual é acessado pelo Programa de 
Aplicação. Essa memória é do tipo RAM, podendo ser alimentada com bateria de lítio 
(memória retentiva).[1] 
Além da quantidade de memória, pode haver diferenças na forma de armazenamento 
dos dados, conforme indicado na Tabela 2.0: 
 
Tabela 2.0 - Sistema de Memória – CPU 
Memória do Sistema de Operação Memória de Aplicação 
Programa de Execução Programa de Aplicação 
- ROM / EPROM - - RAM (Bateria) / EPROM / EEPROM 
Rascunho do Sistema Tabela de Dados 
- RAM (Bateria Opcional) - - RAM (Bateria Opcional) - 
 
Tabela 2.0 - Tipos de memória para o Sistema de Operação e de Aplicação[1] 
 
 
 
 
19 
2.1.5 Programação – Linguagem LADDER 
 
A linguagem Ladder foi a primeira que surgiu na programação dos Controladores 
Lógico Programáveis (CLPs), pois sua funcionalidade procurava imitar os antigos diagramas 
elétricos, utilizados pelos Técnicos e Engenheiros da época. O objetivo era o de evitar uma 
quebra de paradigmas muito grande, permitindo assim a melhor aceitação do produto no 
mercado. 
O diagrama de contatos (Ladder) consiste em um desenho formado por duas linhas 
verticais, que representam os pólos positivo e negativo de uma bateria, ou fonte de 
alimentação genérica. Entre as duas linhas verticais são desenhados ramais horizontais que 
possuem chaves. Estas podem ser normalmente abertas, ou fechadas e representam os estados 
das entradas do CLP. Dessa forma fica muito fácil passar um diagrama elétrico para 
linguagem Ladder. Basta transformar as colunas em linhas, como se mostra na figura 1.2, para 
o caso de uma simples partida direta:[2] 
 
 
Figura 1.2 - Diagrama elétrico de uma partida direta[2] 
 
 Elementos essenciais em uma programação Ladder – Tabela 2.1[2] 
 
 
Tabela 2.1 - Elementos Básicos da Linguagem Ladder[2] 
 
 
20 
2.1.5.1 Funções Lógicas em LADDER 
 
As funções lógicas são estudadas em todos e quaisquer elementos. A combinação 
entre os contatos NA e NF servem de importante orientação para o projetista e programador 
de circuitos lógicos.[2] 
As figuras que vão da Figura 1.3 à Figura 1.6 mostram as principais funções: 
 
 
Figura 1.3 - Linha de programação Ladder e Tabela Verdade da função AND[2] 
 
 
 
Figura 1.4 - Linha de programação Ladder e Tabela Verdade da função OR[2] 
 
 
 
21 
 
Figura 1.5 - Linha de programação Ladder e Tabela Verdade da função NAND[2] 
 
 
 
Figura 1.6 - Linha de programação Ladder e Tabela Verdade da função NOR[2] 
 
2.1.5.2 Circuitos em selo 
 
Os selos são as combinações mais básicas entre elementos, destinados a manter uma 
saída ligada, quando se utilizam botoeiras.[2] 
 
 
 
 
 
22 
2.1.5.3 Instruções de “SET” e “RESET” 
 
A instrução de “SET” liga uma saída e mantém a mesma ligada mesmo que a 
alimentação da entrada seja retirada. Para se desligar a saída, utiliza-se ainstrução 
“RESET”.[2] 
 A figura 1.7 mostra um exemplo da utilização destas instruções na partida direta de 
um motor: 
 
 
Figura 1.7 – Exemplo da utilização das instruções de SET e RESET[2] 
 
2.1.5.4 Circuitos de Detecção de Borda 
 
Existem situações em que é necessário registrar não o estado da entrada, mas sim o 
instante em que essa entrada comuta. Isso é realizado pelos circuitos de detecção de borda, 
que podem detectar o flanco ascendente (instante de ativação da entrada) quanto o flanco 
descendente (instante de desativação da entrada). 
Estes circuitos se aproveitam do modo de operação do CLP onde a varredura é feita 
através de uma linha de cada vez. A figura 1.8 mostra o exemplo de detecção de borda 
durante a subida.[2] 
 
 
Figura 1.8 - Circuito de detecção de borda[2] 
 
 
 
23 
É importante notar que no programa da figura 1.8 utilizou-se a letra “R” na saída e não 
“O”. A diferença é que “R” significa “Relé de contato auxiliar”, ou seja, quando se aciona 
“R” nenhuma saída externa ao CLP é ligada. Este relé representa uma “memória” interna do 
CLP e como o próprio nome já diz, serve somente para auxiliar na lógica do programa. Este 
elemento é muito utilizado em programação com diagramas de contato.[2] 
As instruções específicas que facilitam a elaboração deste circuito e a programação do 
CLP (funções de detecção de borda e acionamento com um único pulsador) são apresentadas 
na tabela 2.2:[2] 
 
 
Tabela 2.2 - Elementos de Pulso da Linguagem Ladder[2] 
 
2.1.5.5 Temporizadores 
 
O temporizador é um elemento fundamental na programação em Ladder, pois a partir 
deste elemento pode-se montar diversas aplicações. 
O símbolo do temporizador para o CLP HI ZAP 500 é mostrado na figura 1.9. Este 
tem duas entradas E1 e E2, uma saída S1. A saída é acionada após a contagem do tempo 
programado em M2, que pode ser uma memória inteira, real ou uma constante. A memória 
M1 é de uso próprio do controlador e se destina a fazer a contagem regressiva do tempo, 
quando o temporizador estiver acionado. A entrada E1 destina-se a paralisação da contagem 
do tempo e a entrada E2 zera a contagem do mesmo.[2] 
 
 
24 
 
Figura 1.9 – Bloco do Temporizador do CLP HI ZAP500 [2] 
 
Outra característica importante do temporizador é que ele conta tempos de 0,01s. 
Assim para programar 5s seria necessário fazer M1=500.[2] 
 
2.1.5.6 Variáveis Analógicas 
 
No CLP utilizado as entradas analógicas tem resolução de 10 bits, e são configuráveis 
para sinais de correntes de 0 a 20 mA, 4 a 20 mA, ou tensão de 0 a 5 Vdc ou 1 a 5 Vdc. A 
configuração dependerá do sensor que será ligado à referida entrada. A saída analógica tem 
resolução de 9 bits com sinal de corrente de 4 a 20 mA e impedância máxima de 1Kohm.[2] 
A leitura dos valores analógicos é feita através da função MOV. Outras funções que 
podem ser utilizadas são encontradas nas guias “movimento”, “matemáticas” e “comparação”. 
Na tabela 2.3 encontram-se os símbolos de algumas destas funções.[2] 
 
 
Tabela 2.3 – Exemplos de funções utilizadas com variáveis analógicas[2] 
Tabela 2.3 – Exemplo de funções utilizadas com variáveis analógicas 
 
 
25 
2.2 IHM 
 
Todos os Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) tem como opcional a chamada 
Interface Homem Máquina (IHM). Esta normalmente consiste de um teclado para entrada de 
dados e uma tela (display) onde se pode visualizar dados e mensagens destinadas ao operador, 
técnico de manutenção ou programador. 
Como exemplo, tem-se o seguinte problema: deve-se fazer um programa em 
LADDER para comandar uma partida com reversão, de forma a mostrar na IHM do 
controlador, as mensagens de “sentido-horário”, “anti-horário” e “operação ilegal”. Esta 
última deve aparecer em três condições distintas: o operador pressiona as duas botoeiras de 
forma simultânea, o motor gira no sentido anti-horário e ele pressiona a botoeira do sentido 
contrário e vice-versa. O programa correspondente é mostrado na figura 2.0:[2] 
 
 
Figura 2.0 - Programa para partida com reversão mensagens[2] 
 
 
 
 
26 
Na tela de inserção de mensagens foram inseridas: 
 
 - T0000 _ operação ilegal; 
 - T0001 _ Sentido Horário; 
 - T0002 _ Sentido Anti-horário. 
 
Deve-se lembrar que o CLP não pode mostrar duas mensagens na tela ao mesmo 
tempo, assim ele prioriza as mensagens por ordem crescente de inserção, ou seja, T0000 tem 
prioridade sobre T0001, que por sua vez tem prioridade sobre T0002, e assim por diante. No 
programa da Figura 2.0 a mensagem de operação ilegal tem prioridade sobre as demais, pois 
ela pode aparecer mesmo quando existe outra mensagem sobre a tela, assim sendo ela foi 
inserida em T0000.[2] 
 
2.3 Bombas Dosadoras 
 
Bombas dosadoras são bombas de deslocamento positivo, possuem uma ou mais 
câmaras em cujo interior o movimento de um órgão propulsor comunica energia de pressão ao 
líquido, provocando o seu deslocamento. Proporciona assim as condições para que se realize o 
escoamento na tubulação de aspiração até a bomba e na tubulação de recalque até o ponto de 
utilização.[3] 
 
2.3.1 Principais tipos de bombas dosadoras 
 
Podem ser classificadas como bombas de Descarga Controlada, deslocam com 
precisão um determinado volume de líquido em um tempo pré-estabelecido. São acionadas 
por motores, usando em geral mecanismos do tipo eixo de manivela-biela. 
Dividem-se em bombas dosadoras de: 
- êmbolo 
- pistão 
- diafragma[4] 
 
 
 
27 
2.3.1.1 Bomba dosadora de mecanismo tipo eixo de manivela-biela 
(diafragma/êmbolo/pistão) 
 
Nessas bombas, o órgão que fornece energia para o líquido (membrana, êmbolo ou 
pistão) é acionado por uma haste com movimento alternativo. Há casos de construção mais 
complexa em que a haste age em um fluido (normalmente óleo) que por sua vez atua na 
membrana. O movimento da membrana, em um sentido, diminui a pressão da câmara fazendo 
com que seja admitido um volume de líquido. Ao ser invertido, o sentido do movimento da 
haste, esse volume é descarregado na linha de recalque. 
Essas bombas são usadas para serviços de dosagem de produtos, já que, ao ser variado o curso 
da haste, varia-se o volume admitido. O controle ou graduação da vazão da bomba pode ser 
feito manualmente ou automaticamente.[5] 
 
2.3.1.2 Bombas Rotativas de Engrenagem 
 
Consiste em duas rodas dentadas, trabalhando dentro de uma caixa com folgas muito 
pequenas. Com o movimento das engrenagens em um determinado sentido, o fluido, 
aprisionado nos vazios entre os dentes e a carcaça, é empurrado pelos dentes e forçado a sair 
pela tubulação. Novos espaços formam-se do outro lado, sendo preenchidos pelo fluído, e 
assim sucessivamente, conforme ilustração da figura 2.1:[5] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 - Esquema de funcionamento de bomba de engrenagens[3] 
 
 
 
28 
Nestas bombas, quando a velocidade (rotação) é constante, a vazão é constante, sendo 
que, caso ocorra variação da velocidade, a vazão irá variar na mesma proporção, apresentando 
assim um comportamento linear,[5] podendo assim ser usada como bomba dosadora. 
 
2.3.2 Bomba dosadora utilizada no projeto 
 
A bomba utilizada no desenvolvimento do projeto é a micro-bomba dosadora de 
engrenagens com acoplamento magnético marca Micropump, com acionamento através de 
Motor Elétrico. 
 
2.3.2.1 Características da Micro-Bomba Dosadora Micropump 
 
 Trata-se de uma bomba para dosagens contínuas, baixas vazões, capacidade para altas 
viscosidades, muito utilizada por fabricantes de equipamentos para processos em gráficas, 
equipamentos hospitalares e de laboratório, dosagem de nutrientes em ração animal, dentre 
outras. [3] 
 O Acoplamento Magnético consiste de dois magnetos, um magneto motor acoplado ao 
eixo do motore outro magneto movido que é completamente selado e parte integrante do 
corpo da bomba e conectado por um eixo a engrenagem motora. O magneto movido é o 
componente molhado totalmente encapsulado[3], conforme mostram as Figuras 2.2 e 2.3 
abaixo: 
 
 
 Figura 2.2 – Vista em Corte [3] Figura 2.3 – Vista Explodida [3] 
 
 
 
29 
Os dois magnetos acoplam-se automaticamente quando o magneto motor gira, girando 
o magneto movido e as engrenagens sem nenhum contato físico. 
O desacoplamento acontece quando ocorre um excesso de carga que excede o torque 
magnético entre os dois magnetos. Esta característica pode agir como um instrumento de 
segurança que protege a bomba, motor e tubulação associada, quando da ocorrência de 
problemas de sobre-pressão ou outro problema que trave a bomba. Os magnetos poderão ser 
reacoplados após o desligamento do motor, eliminando a causa do desacoplamento e 
religando.[3] 
 
A seguir, são apresentados os limites de operação da bomba: 
 
- Deslocamento: 0,316 ml/revolução 
- Máxima Pressão Diferencial: 5,6 bar (80 psi) 
- Máxima Pressão do Sistema: 21 bar (300 psi) 
- Temperatura: -46 a 121°C 
- Viscosidade: 0,2 a 1500 cPs 
- Velocidade Máxima: 10.000 RPM 
- Peso: 0,45 kg [6] 
 
2.3.3 Vazão x Velocidade 
 
A vazão só pode ser alterada se houver meios para modificar o volume deslocado ou a 
velocidade de rotação. 
No caso da variação da rotação, a vazão e a potência variarão na proporção direta da 
rotação, apresentando assim um comportamento linear.[5] 
 
2.3.4 Linearização 
 
Para um sistema não-linear, não se pode obter a resposta a duas entradas simultâneas 
considerando as entradas individualmente e somando os resultados.[7] 
 
 
 
30 
Embora muitas relações de grandezas físicas sejam representadas por equações lineares, 
na maioria dos casos a relação entre elas não é efetivamente linear. São realmente lineares 
somente para intervalos limitados de operação. Na prática, muitos sistemas eletromecânicos, 
hidráulicos e outros envolvem relações não lineares entre as variáveis. 
Na engenharia de controle, uma operação normal do sistema pode ser em torno do 
ponto de equilíbrio, e os sinais podem ser considerados pequenos sinais em torno do 
equilíbrio (deve-se notar que existem várias exceções para esse caso).[7] 
No sistema apresentado neste projeto, é utilizado um conjunto moto-bomba dosadora 
que apresenta duas entradas: velocidade de rotação e potência, e uma saída: vazão. Se houver 
variação em qualquer uma destas três variáveis, as outras duas restantes vão variar 
igualmente, na mesma proporção, o que caracteriza um comportamento linear. 
 
2.4 Regime de trabalho do sistema 
 
O controlador pode ser programado para o controle de até 04 bombas simultaneamente, 
sendo que estas podem trabalhar em 04 diferentes regimes de trabalho ou serem simplesmente 
desabilitadas. 
 
2.4.1 Fluxo contínuo 
 
A bomba operará indefinidamente em uma velocidade programada, ou seja, enquanto 
a receita estiver em operação, à bomba estará dosando com uma vazão fixa, não ocorrendo 
variação na velocidade de rotação do motor elétrico. 
 
2.4.2 Bateladas 
 
A bomba operará de maneira intermitente, ou seja, vai operar em ciclos com tempo de 
operação e tempo de intervalo pré-estabelecidos. 
 
 
 
 
31 
2.4.3 Remoto (4-20mA) 
 
A bomba vai responder a um sinal de controle analógico externo, que poderá ser 
individual ou coletivo: 
 
1. A bomba um vai responder ao sinal analógico de entrada 1, a bomba dois vai 
responder ao sinal de entrada 2 e assim sucessivamente; 
2. A bomba vai responder a este sinal de maneira proporcional e poderá comportar-se 
seguindo: 
 
I - Uma reta, onde programa-se os pontos máximo e mínimo: 
a. 4mA = Velocidade X 
b. 20mA = Velocidade Y 
 
II - De maneira discreta, programando-se ponto a ponto: 
a. 4mA= Velocidade X 
b. 5mA= Velocidade Y 
c. ... 
d. 20mA= Velocidade Z 
 
2.4.4 Temporizado 
 
A bomba vai entrar em operação no instante que a receita se iniciar e vai se desligar 
após um tempo pré-estabelecido, trabalhando de acordo com a vazão solicitada (programada). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
3 MATERIAIS E MÉTODOS 
Este tópico tem por objetivo listar os materiais necessários para realização do projeto, 
bem como os métodos utilizados em seu desenvolvimento. 
 
 
3.1 Materiais Utilizados 
 
 
3.1.1 CLP (Controlador Lógico Programável) 
 
É utilizado um CLP HI ZAP500, com as seguintes características: 
 
 - Alimentação de 8 a 38 Vcc; 
 - Consumo: 2,5 Watts; 
 - Temperatura de operação de 0 a 65 °C; 
 - 10 canais de I/O (Entradas / Saídas); 
 - Interface IHM com teclado de 15 teclas e 10 Led’s Programáveis. 
 
 
3.1.2 Conjunto Moto-Bomba Dosadora 
 
 São utilizados quatro conjuntos moto-bomba dosadora compostos por: 
 
- 04 Micro-bombas dosadoras de engrenagens com acoplamento magnético, marca 
Micropump, modelo GJ-N23.FF1S.A, construída com o corpo em Aço Inox AISI 316, 
engrenagens e vedações estáticas em Teflon/PTFE, magnetos (movido e motor) em Ferrite 
com conexões de diâmetro 1/8”, Norma NPT; 
- 04 Motores elétricos marca WEG, trifásicos, com potência de 0,25 cv, 2 pólos, 3500 RPM, 
freqüência de 60 Hz, tensão de 220/380V, grau de proteção IP55 e classe de isolamento B, 
carcaça IEC 63. 
 
 
 
33 
 
3.1.3 Periféricos 
 
 Os demais materiais necessários para montagem do sistema têm suas especificações, 
quantidades e custos detalhados conforme a Tabela 2.4 a seguir: 
 
Quantidade Custo Unit. (R$) Custo Total (R$)
1
Inversor de Freqüência - WEG 
Modelo CFW080010T3848PSZ - 1,0 
A In
1 R$ 834,40 834,40R$ 
1 Controlador Lógico Programável ZAP 500 - Hi Tecnologia 1 R$ 2.075,70 2.075,70R$ 
2 Micro-bomba Micropump Modelo GJ-N23.FF1S.A 4 R$ 1.931,66 7.726,64R$ 
3
Motor Elétrico Trifásico - 0,25 cv 
3500 rpm - 60 Hz - 220/380V WEG 
W21 - IEC 63
4 R$ 321,35 1.285,40R$ 
4 Válvula de Alívio Alldos DN 4 0-11 bar - mod. 525-0583 4 R$ 582,00 2.328,00R$ 
5 Mangueira Piraflex/Goodyear 3/8" x 30,0m 4 R$ 91,50 366,00R$ 
6 Válvula de Retenção 1/8" para Bico Spray 4 R$ 92,00 368,00R$ 
7 Válvula Globo 4 R$ 40,00 160,00R$ 
8 Bico Spray - Spray Sistem modelo Veejet H 1/8" AISI 4 R$ 71,00 284,00R$ 
9 Abraçadeira em Aço Inox 1/2" M1216 56 R$ 0,57 31,92R$ 
10
Abraçadeira em Aço Inox 1/2" BD02 
(fixação de cabos e mangueiras nas 
paredes)
80 R$ 0,35 28,00R$ 
11 Espigão em Aço Inox p/ mangueira de 1/2" x 3/8" NPT 32 R$ 8,50 272,00R$ 
12 Espigão em Aço Inox p/ mangueira de 1/8" x 3/8" NPT 12 R$ 8,50 102,00R$ 
13 Tee 1/2" x 1/2" 4 R$ 6,00 24,00R$ 
14 Manômetro em Aço Inox - Escala 0-10 bar 4 R$ 109,25 437,00R$ 
15 Painel em Aço para alojamento do CLP - 800 x 400mm 1 R$ 1.700,00 1.700,00R$ 
16 Cabo Flexível PT 3 x 1,0mm Isol. 750V - 25,0m 4 R$ 34,00 136,00R$ 
17 Cabo Flexível PT 4 x 1,0mm Isol. 750V - 25,0m 4 R$ 34,00 136,00R$ 
18 Disjuntor Geral 1 R$ 80,00 80,00R$ 
19 Disjuntor de Comando 1 R$ 80,00 80,00R$ 
20 Disjuntor de Motores 1 R$ 80,00 80,00R$ 
21 Fonte 220Vac / 24Vdc - 3,0A 1 R$ 84,00 84,00R$ 
22 Sensor de presença 4 R$ 130,00 520,00R$ 
Impostos: IPI e ICMS inclusos Total: 19.139,06R$ 
Total / Linha: 4.784,77R$ 
Item Descrição
Cálculo de Custo - Materiais
Controle - CLP
 
Tabela 2.4 – Materiais e Custos 
 
 
343.1.4 Esquema Hidráulico 
 
 A Figura 2.4 a seguir, mostra o esquema hidráulico do sistema: 
 
 
TankNoRes
CheckValve3
PressureSensor3
DisplacementPump3
PressureReliefValve3
CheckValve2
PressureSensor2
DisplacementPump2
PressureReliefValve2
CheckValve1
PressureSensor1
DisplacementPump1
PressureReliefValve1
CheckValve
PressureSensor
PressureReliefValve
DisplacementPump
20-sim 4.0 Viewer (c) CLP 2008
 
 
Figura 2.4 – Esquema Hidráulico 
 
 
 
 
 
 
 
35 
 
3.1.5 Esquema Elétrico 
 
 
Figura 2.5 – Esquema Elétrico 
 
 
 
36 
3.2 Metodologia 
 
 Através do CLP, podem ser programadas de 01 à 04 bombas para trabalhar com 04 
modos de operação: fluxo contínuo, batelada, acionamento remoto e temporizado, contando 
também com uma função de desabilitação; podendo registrar até 04 diferentes receitas. 
As bombas deverão efetuar a dosagem de fluído à base de Ácido Propiônico (C3H6O2) 
com as seguintes características: 
 
- Viscosidade: 10,0 cP 
- Densidade: 0,992 g/cm² 
- Temperatura de Fusão: -21°C 
- Temperatura de Ebulição: 141°C[8] 
 
As condições operacionais as quais as bombas estão sujeitas são: 
 
- Pressão de Sucção: Afogada 
- Pressão de Descarga: 2,00 bar 
- Temperatura do Fluído: Ambiente (25°C) 
- Vazão (variável de acordo com a velocidade do acionamento ou fixa para operação em 
batelada) 
 
3.2.1 Programação 
 
Definidas as variáveis, foi elaborado o fluxograma para elaboração da lógica de 
programação e posteriormente, foi desenvolvido o programa em linguagem Ladder. 
O fluxograma se desenvolve através de níveis de programação. Na Figura 2.6 a seguir 
é mostrado o primeiro nível, que corresponde à seleção e habilitação de uma a quatro receitas, 
o segundo nível, que corresponde à seleção das bombas, podendo também ser de uma à quatro 
e o terceiro e último nível que apresenta os quatro diferentes modos de operação da bomba 
que podem ser selecionados: 
 
 
37 
1111 Incio = 1
1
2222 =1
2 3 HABILITA RECEITA 2HABILITA RECEITA 1 4 HABILITA RECEITA 3 5 HABILITA RECEITA 4
3333 =1 
6 7 8 9
4444 =1 
SELECIONA BOMBA 4SELECIONA BOMBA 3SELECIONA BOMBA 2SELECIONA BOMBA 1
11 13
5555 =1 
TEMPORIZADO BATELADA 
15
14 DESABILITADOCONTROLE REMOTO1210 FLUXO CONTINUO
16
6666 =1
CHECAR SENSOR S1
7777
17 LIGA MOTOR 1 SE S1=1
18
8888 =0
TEMPO BATELADA
SELECIONAR RECEITA
VAZAO 
9999 =0
1 01 01 01 0 =1
19 TEMPO INTERVALO
1 11 11 11 1 =1
20 CHECAR SENSOR S2
1 21 21 21 2
21 LIGA M OTOR 2 SE S2=1
22
1 31 31 31 3 =1
CHECAR SINAL 
1 41 41 41 4 =1
23 CHECA SENSOR S3
1 51 51 51 5
24 LIGA MOTOR 3 SE S3=1
25
1 61 61 61 6 =0
VAZAO 
1 71 71 71 7 =0
1 81 81 81 8 =1
26 TEMPO 
1 91 91 91 9 =1
27 CHECAR SENSOR S4
2 02 02 02 0
28 LIGA MOTOR 4 SE S4=1
 
Figura 2.6 – Fluxograma da Lógica de Programação 
 
Após a conclusão da lógica, inicia-se o desenvolvimento da programação. 
O ambiente de desenvolvimento do CLP é composto por um Menu Principal com as 
seguintes opções: 
 
 - Projeto: carrega um projeto existente ou cria um novo; 
 - Programa: edita um programa em Ladder; 
 - Controlador: gera um código executável para ser enviado ao controlador ZAP500; 
 - Depurador: permite a visualização do programa em funcionamento no micro-controlador; 
 - Supervisão: gera a supervisão de blocos de controle (PID) ou gráficos de tendência (“Trend 
Variáveis” ).[2] 
 
Os principais operadores utilizados neste CLP são: 
 
 - I: Representa as entradas digitais. As diferentes entradas são distinguidas através de 
números seqüenciais. Ex: I1, I2, I3; 
 - O: Representa as saídas digitais. As diferentes saídas são distinguidas através de números 
seqüenciais. Ex: O1, O2, O3; 
 - R: Representa um contato auxiliar. Estes não tem conexão direta com o meio físico 
(processo) e são úteis na definição das lógicas. Também são diferenciados através de números 
seqüenciais. Ex: R1, R2, R3; 
 
 
38 
 - M: Memória destinada a guardar valores inteiros de 16 bits, ou seja, números de –32768 a 
+32768; 
 - D: Memória destinada a armazenar valores reais, ou seja, números de –10-38 a +10+38; 
 - K: Memória destinada a armazenar uma constante inteira de 16 bits. Pode assumir valores 
de –999 a +9999; 
 - H: Representa o valor de uma constante Hexadecimal. Pode assumir valores na faixa de 0 a 
FFFF; 
 - Q: Representa o valor de uma constante real. Pode ser usado com números na faixa de –10-
38 a +10+38; 
 - E: Representa um canal de entrada analógica. Usado pelo bloco de movimentação “MOV”, 
quando se deseja lê o valor de uma entrada analógica do controlador em uma memória; 
 - S: Representa um canal de saída analógica. Usado pelo bloco de movimentação “MOV”, 
quando se deseja movimentar o valor de uma memória a uma saída; 
 - T: Representa um elemento de sinalização de eventos, como por exemplo, para identificar 
uma mensagem. Identifica uma lógica qualquer, presente em um programa. Representa um 
malha de controle PID.[2] 
 
 Dos operadores citados acima, o único que não foi utilizado no desenvolvimento do 
programa de aplicação foi o operador H. Além disso, foram utilizadas as funções Básicas 
(contatos NA, NF e relés de saída), elementos de Pulso (flip flops SET e RESET), 
Temporizadores, Funções Matemáticas (adição, multiplicação e divisão), Funções de 
Comparação e de Movimento. 
 Foram usadas também Funções de Fluxo, como início de relé mestre (MRL) e fim de 
relé mestre (EMR) na criação de sub-rotinas (caso um bloco referente a uma parte da 
programação não seja ativado, o CLP executa a leitura do próximo bloco subseqüente). Foi 
utilizada também a Função de finalização do programa (END). 
 Ao término do desenvolvimento do programa, o mesmo é executado no CLP para 
verificação da lógica de programação e correção de possíveis erros, sendo por fim definido o 
programa mostrado nas figuras que vão da Figura 2.7 à Figura 3.8, sendo que as duas 
primeiras figuras (2.7 e 2.8) tratam das mensagens da IHM: 
 
 
 
 
 
39 
 
 
 
 
Figura 2.7 – Programação em Linguagem Ladder – Telas IHM 
 
 
40 
 
 
 
 
Figura 2.8 – Programação em Linguagem Ladder – Telas IHM 
 
 
 
 
41 
 
 
 
 
Figura 2.9 – Programação em Linguagem Ladder 
 
 
 
42 
 
 
 
Figura 3.0 – Programação em Linguagem Ladder 
 
 
43 
 
 
 
Figura 3.1 – Programação em Linguagem Ladder 
 
 
44 
 
 
 
Figura 3.2 – Programação em Linguagem Ladder 
 
 
45 
 
 
 
 
Figura 3.3 – Programação em Linguagem Ladder 
 
 
 
46 
 
 
 
 
Figura 3.4 – Programação em Linguagem Ladder 
 
 
47 
 
 
 
 
Figura 3.5 – Programação em Linguagem Ladder 
 
 
48 
 
 
 
 
Figura 3.6 – Programação em Linguagem Ladder 
 
 
49 
 
 
 
 
Figura 3.7 – Programação em Linguagem Ladder 
 
 
 
 
50 
 
 
 
 
Figura 3.8 – Programação em Linguagem Ladder 
 
Para execução e teste no CLP, é habilitada apenas uma receita e uma bomba. 
Posteriormente são habilitados todos os modos de operação da bomba, sendo um por vez, 
devido às limitações de entradas e saídas (I/O) e de memória do CLP utilizado no teste. 
 
 
51 
O mapeamento das memórias, contatos, constantes, entradas e saídas utilizadas na 
programação, é apresentado a seguir, da Tabela 2.5 à Tabela 3.0: 
 
Memória TAG
M0000 INDEX
M0050 -
M0100 FLUXO
M0101 TBAT
M0102 TINT
M0103 -
M0104 -
M0105 VAZAO
M0106 TEMPO
M0107 -
M0500 -
M0501 -
M0502 -M0503 -
M0504 -
M0505 -
M0506 -
M0507 -
M0508 -
M0509 -
Memórias de Valores Inteiros de 16 bits (M)
Função
Auxílio no avanço / passagem de etapas
Tempo para desativação das Teclas IHM
Valor (%) da vazão (Fluxo Contínuo)
Tempo de Batelada
Tempo de Intervalo (Batelada)
Contador do Tempo de Batelada
Contador do Tempo de Intervalo (Batelada)
Valor (%) da vazão (Temporizado)
Tempo de Operação
Contador do Tempo de Operação
Contador do Tempo para desativação da Tecla 0 (IHM)
Contador do Tempo para desativação da Tecla 1 (IHM)
Contador do Tempo para desativação da Tecla 2 (IHM)
Contador do Tempo para desativação da Tecla 3 (IHM)
Contador do Tempo para desativação da Tecla 4 (IHM)
Contador do Tempo para desativação da Tecla 5 (IHM)
Contador do Tempo para desativação da Tecla 6 (IHM)
Contador do Tempo para desativação da Tecla 7 (IHM)
Contador do Tempo para desativação da Tecla 8 (IHM)
Contador do Tempo para desativação da Tecla 9 (IHM)
 
Tabela 2.5 – Mapeamento de Memórias de Valores Inteiros de 16 bits (M) 
 
 
Memória TAG
K0000 0
K0050 -
K0001 1
K0001 1
K0002 2
K0003 3
K0004 4
K0005 5
K0006 6
K0007 7
K0008 8
K0009 9
K0010 10
K0010 10
K0011 11
K0012 12
K0013 13
K0014 14
K0100 100
Memórias de Constantes Inteiras (K)
Função
Identificar / avançar etapa em execução
Tempo para desativação das Teclas IHM
Identificar / avançar etapa em execução
Incrementar Tempos e Vazões
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Incrementar Tempos e Vazões
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Identificar / avançar etapa em execução
Incrementar Tempos e Vazões
 
Tabela 2.6 – Mapeamento de Memórias de Constantes Inteiras (K) 
 
 
 
 
52 
 
Memória TAG
D0000 -
D0001 P VAZAO
D0002 -
D0003 P FC
D0004 P VAZAO
Memória de Valores Reais (D)
Função
Auxiliar na obtenção da escala de vazão (%)
Valor de vazão (%) (Controle Remoto)
Auxiliar na obtenção da escala de vazão (%)
Valor de vazão (%) (Fluxo Contínuo)
Valor da vazão (%) (Temporizado)
 
Tabela 2.7 – Mapeamento de Memórias de Valores Reais (D) 
 
 
Contato TAG
R0000 Start
R0001 -
R0002 -
R0003 -
R0004 -
R0005 -
R0006 -
R0007 -
R0008 -
R0009 -
R0010 KEY 0
R0011 KEY 1
R0012 KEY 2
R0013 KEY 3
R0014 KEY 4
R0015 KEY 5
R0016 KEY 6
R0017 KEY 7
R0018 KEY 8
R0019 KEY 9
R0020 R AUXT1
R0021 R AUXT2
R0022 R AUXV
R0024 -
R0025 -
Contatos Auxiliares (R)
Função
Ativar Tecla 0
Ativar Tecla 1
Ativar Tecla 2
Ativar Tecla 3
Ativar Tecla 4
Ativar Tecla 5
Ativar Tecla 6
Ativar Tecla 7
Ativar Tecla 8
Ativar Tecla 9
Tecla 0
Tecla 1
Tecla 2
Tecla 3
Tecla 4
Tecla 5
Tecla 6
Tecla 7
Tecla 8
Tecla 9
Ativar Tempo de Intervalo / Sensor de Preseça (Batelada)
Ativar Tempo de Batelada
Ativar Vazão / Sensor de Presença (Temporizado)
Sensor de Presença (Fluxo Contínuo)
Sensor de Presença (Controle Remoto)
 
Tabela 2.8 – Mapeamento de Contatos Auxiliares (R) 
 
 
Constante TAG
Q0000 -
Constante Real (Q)
Função
Auxiliar na obtenção da escala de vazão (%)
 
Tabela 2.9 – Mapeamento de Constantes Reais (Q) 
 
 
 
 
 
 
53 
 
Entrada TAG
I0000 LIG CLP
I0001 -
I0002 -
Saída TAG
O0010 -
Entrada TAG
E0000 -
Saída TAG
S0000 -
Entradas Digitais (I)
Função
Carregar/Recarregar programa
Acionar Sensor de Presença / Temporizador (Temporização)
Acionar Sensor de Presença (Controle Remoto)
Saída Digital (O)
Função
Ativar dispositivo de saída
Entrada Analógica (E)
Função
Entrada de Sinal 4-20mA (Controle Remoto)
Saída Analógica (S)
Função
Ativar dispositivo de saída (Fluxo Contínuo)
 
Tabela 3.0 – Mapeamento de Entradas e Saídas Digitais e Analógicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
54 
4 RESULTADOS 
O programa desenvolvido foi testado no CLP, possibilitando a programação dos 04 
modos de operação, variando a vazão de acordo com o valor inserido no programa em 
porcentagem. A variação da vazão deve ocorrer de acordo com a curva de performance da 
bomba na Figura 3.9, considerando os dados operacionais citados anteriormente na 
metodologia: 
 
 
 Figura 3.9 – Curva da Bomba Dosadora Micropump, modelo GJ-N23.FF1S.A[6] 
 
O modo de operação por batelada não possui programação de vazão, sendo a mesma 
fixada na vazão máxima (100%) de 2100 ml/min com velocidade de 3450 rpm. Também não 
é programado o número de ciclos, o controle é feito apenas pela programação dos tempos de 
operação e de intervalo. 
Todos os tempos são programados em segundo. 
A bomba apresentará uma pressão de descarga de 2,0 bar e tem a vazão programada de 
acordo com seu valor em porcentagem. Na Tabela 3.1 apresentada à seguir, encontramos a 
relação de vazão e velocidade do acionamento (RPM) em paralelo com os valores em 
porcentagem da vazão, utilizados para programação das bombas no CLP: 
 
 
 
55 
 
Vazão (ml/ min) Velocidade (RPM) Vazão (%)
105 173 5
210 345 10
315 518 15
420 690 20
525 863 25
630 1035 30
735 1208 35
840 1380 40
945 1553 45
1050 1725 50
1155 1898 55
1260 2070 60
1365 2243 65
1470 2415 70
1575 2588 75
1680 2760 80
1785 2933 85
1890 3105 90
1995 3278 95
2100 3450 100
 
Tabela 3.1 - Valores de Vazão x Velocidade 
 
A vazão mínima recomendada é 210 ml/min (10%) com 345 rpm, devido ao limite de 
operação mínimo do motor elétrico para freqüência ser 6 Hz, pois se reduzirmos mais a 
mesma (reduzindo portanto a velocidade de rotação), a refrigeração do motor será prejudicada 
pela baixa velocidade do ventilador, necessitando da instalação de um kit de ventilação 
forçada para evitar o aquecimento do motor elétrico, porém, este dispositivo está disponível 
apenas para motores elétricos à partir de 1,0 cv de potência e carcaça IEC 90, o motor 
utilizado no projeto tem potência de 0,25 cv e carcaça IEC 63. 
O sistema também seguiu os tempos de operação programados nos modos batelada e 
temporizado, além de obedecer o comando de desabilitação. 
Devido as limitações de I/O (entradas e saídas) e memória, quando selecionadas as 
receitas e bombas de 2 à 4, é exibida pela IHM a mensagem: “Indisponível”, conforme 
programado. 
 
 
 
 
 
 
56 
5 CONCLUSÃO 
O projeto desenvolvido teve por objetivo executar uma melhoria em um projeto 
anterior de um sistema de dosagem de solução à base de Ácido Propiônico, visando reduzir as 
deficiências do mesmo através do controle por CLP de até 04 bombas dosadoras e até 04 
receitas, podendo cada bomba operar em 04 modos diferentes. 
Através do Controlador Lógico Programável, foi possível desenvolver a programação 
em linguagem Ladder e testar a lógica para o comando das bombas dosadoras de acordo com 
as receitas, bombas e o modos de operação solicitados, mesmo com as limitações de memória 
e de I/O (entradas e saídas de sinal) do CLP. 
Assim, temos um sistema mais leve, compacto e com maior flexibilidade de controle, 
que evita a necessidade de se implantar um sistema para cada linha, eliminando as 
deficiências do sistema anterior como acessibilidade, necessidade de mudança e transporte do 
sistema de acordo com a linha em operação, com várias possibilidades de operação através da 
programação das receitas e modos de operação e custo inicial por linha de processo próximo 
ao custo do antigo sistema, proporcionando boa relação custo-benefício. 
Não é possível identificar o cliente e nem oproduto no qual é feita a dosagem devido 
às cláusulas de sigilo exigidas pelo mesmo. Devido a isso, o custo de sistema desenvolvido 
anteriormente também não pode ser divulgado. 
 
5.1 Contribuições 
 
Resumidamente, as principais contribuições gerais deste projeto foram as melhorias 
em uma linha de produção com o auxílio de ferramentas de automação, que permitiram maior 
agilidade, flexibilidade e economia no processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
57 
5.2 Extensões 
 
Este trabalho pode ser continuado estendendo-se o estudo a outras aplicações que 
apresentam as mesmas características, como diferentes linhas de produção que apresentam 
variações na vazão de fluído e diferentes regimes de operação. 
Deve-se checar também, o comportamento do sistema com outras tecnologias de 
bombas, como peristálticas e de engrenagens internas, e ainda com bombas de 
comportamento não linear como centrífugas e pneumáticas, executando a linearização das 
mesmas através da realimentação de dados com auxílio de sensores para comparar a saída 
obtida com a saída desejada, enviando o sinal de leitura para entrada para execução das 
correções necessárias. 
Pode-se agregar mais uma ferramenta de controle através da implantação de uma 
chave de nível no tanque, conectada ao CLP, para monitorar o nível de fluído enviando sinais 
de alerta e paralisando a operação do equipamento no caso de esvaziamento total do tanque. 
Em conjunto com o sensores de presença, este dispositivo impede que as bombas trabalhem 
sem produto, evitando desperdício de energia e possíveis danos aos conjuntos moto-bombas. 
 
 
58 
Referências Bibliográficas 
[1] GEORGINI, M. Automação Aplicada - Descrição e Implementação de Sistemas Seqüenciais com PLCs. 
6 Ed. Editora Érica. 
[2] SILVA, M. E. Controladores Lógicos Programáveis- Ladder. EEP Escola de Engenharia de Piracicaba. 
2007. Apostila. 
[3] TETRALON, Ind. e Com. de Equips Inds. Ltda. ABC de Bombas. São Paulo. Apostila. 
[4] MACINTYRE, A. J. Bombas e Instalações de Bombeamento. 2 Ed. Rio de Janeiro. Editora LTC. 1997 
[5] MATTOS, E. E., FALCO R. F. Bombas Industriais. 2 Ed. Rio de Janeiro. Editora Interciência. 1998 
[6] MICROPUMP, INC. Series 120 Magnetic Drive Gear Pump. Catálogo TT2746MPV-05/2001 
[7] OGATA, K. Engenharia de Controle Moderno. 4ª Ed. São Paulo. Prentice Hall. 2003. 
 
[8] ÁCIDO PROPIÔNICO. Disponível em: 
<http://www.tiosam.net/enciclopedia/acido_propionico>. Acesso em 19.Mar.2009