Módulo 3 - Controladores Programáveis

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MATERIAL DIDÁTICO 
 
 
CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS 
 
 
 
CREDENCIADA JUNTO AO MEC PELA 
PORTARIA Nº 1.004 DO DIA 17/08/2017 
 
0800 283 8380 
 
www.faculdadeunica .com.br 
 
 
Todos os direitos são reservados ao Grupo Prominas, de acordo com a convenção internacional de 
direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios 
eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e 
recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 
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SUMÁRIO 
 
UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO ............................ ......................................................... 4 
UNIDADE 2 – SISTEMAS E COMANDOS ANALÓGICOS X DIGITA IS .................... 6 
2.1 ENTENDENDO O QUE É UM SISTEMA ........................................................................ 6 
2.2 SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO .................................................................................... 8 
2.2.1 Máquinas com controle numérico................................................................ 8 
2.2.2 Controlador Lógico Programável ................................................................. 9 
2.2.3 Sistema automático de armazenagem e recuperação .............................. 10 
2.2.4 Robótica .................................................................................................... 10 
2.2.5 Sistemas flexíveis de manufatura ............................................................. 10 
UNIDADE 3 – UNIDADE DE AQUISIÇÃO DE DADOS (UAD) ... .............................. 12 
UNIDADE 4 – INTERFACES COM O PROCESSO ............. ..................................... 16 
4.1 Interface homem-máquina (IHM) ................................................................. 16 
4.2 Interface com o processo ............................................................................. 18 
UNIDADE 5 – PROGRAMAS E PROTOCOLOS ................ ...................................... 25 
UNIDADE 6 – CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL (CLP) .. ...................... 31 
6.1 CONCEITOS E DEFINIÇÕES ................................................................................... 31 
6.2 EVOLUÇÃO E HISTÓRIA ........................................................................................ 32 
6.3 BENEFÍCIOS, CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS E CLASSIFICAÇÃO DOS CLPS ................. 34 
6.4 ESCOLHA DO CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL ............................................. 37 
6.5 COMPOSIÇÃO DOS CLPS .................................................................................... 38 
6.5.1 Unidade central de processamento (UCP) ................................................ 39 
6.5.2 Memórias .................................................................................................. 40 
6.5.3 Módulos de entrada e saída ...................................................................... 41 
6.5.4 Periféricos de interface com o usuário ...................................................... 41 
6.5.5 Terminal de programação ......................................................................... 42 
6.6 INSTALAÇÃO DO CLP .......................................................................................... 43 
6.6.1 Cablagem .................................................................................................. 44 
6.6.2 Condições ambientais, ligação a Terra e outras orientações .................... 46 
6.6.3 Interface com a Rede Elétrica e com os Dispositivos de I/O ..................... 47 
UNIDADE 7 – APLICAÇÕES PRÁTICAS UTILIZANDO CONTROLA DOR 
PROGRAMÁVEL ....................................... ............................................................... 56 
 
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REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 60 
 
 
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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 
 
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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. 
 
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UNIDADE 2 – SISTEMAS E COMANDOS ANALÓGICOS X 
DIGITAIS 
 
Automação passa por sistema, processo, comandos paraque 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 
 
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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 
 
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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. 
 
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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 demontagem. 
A desvantagem é a dependência de várias máquinas debaixo de um único 
computador. 
 
2.2.2 Controlador Lógico Programável 
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. 
 
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Dedicamos uma unidade para o CLP. 
 
2.2.3 Sistema automático de armazenagem e recuperaç ão 
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. 
 
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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). 
 
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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. 
 
 
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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 porestímulo 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. 
 
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g) Entrada digital: 
Essa unidade é ativada por um estímulo externo, por exemplo, o contato 
auxiliar do disjuntor, que possibilita a ligação de uma fonte de 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. 
 
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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). 
 
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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). 
 
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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. 
 
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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 umdeterminado 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 
 
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recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 
19
 
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. 
 
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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; 
 
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� rotação; 
� resistência elétrica. 
 
Os dados básicos dos transdutores com saídas serial e analógica são 
fornecidos a seguir: 
 a) Transdutores com saída serial b) Transdutores c om 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. 
 
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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. 
 
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23
 
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 de sensor de presença indutivo: corrente contínua e corrente 
alternada. 
 
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eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e 
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24
 
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. 
 
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25
 
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. 
 
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26
 
 
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 
 
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direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios 
eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e 
recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 
27
 
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 determinadasituação 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. 
 
 
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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 valores obtidos 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). 
 
 
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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. 
 
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recuperação de dados – sem o consentimento por escrito do Grupo Prominas. 
30
 
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). 
 
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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 poreventos 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 
 
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32
 
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 Controladores Lógicos 
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. 
 
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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 
 
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eletrônicos ou mecânicos, inclusive fotocópias ou gravações, ou, por sistemas de armazenagem e 
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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 classifi cação 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 custodeixa praticamente 
de existir. 
 
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direitos autorais. Nenhuma parte deste material pode ser reproduzida ou utilizada, seja por meios 
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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 repetitivas até 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). 
 
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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 
 
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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; 
 
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� 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 nãoconsegue 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. 
 
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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 possuíam uma 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 
 
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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 
 
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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. 
 
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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