Automação Industrial

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AutomaçãoIndustrial
SISTEMAS MANUAIS
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INTRODUÇÃO
•Máquinas à Vapor, Eólicas e Hidráulicas;
•Comando feito por Operadores (Maquinismo ou 
Mecanização);
•Ex. Maquinismo (Torneiro Mecânico);
•Cadeia de Produção em massa.
SISTEMAS AUTOMATIZADOS
•Evolução da Eletrônica;
•Substituição da tomada de decisão;
•Controles e auto-correções através 
de sensoriamento e ações similares 
a do ser humano.
INTRODUÇÃO
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VANTAGENS
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INTRODUÇÃO
•Repetibilidade (Garante qualidade?);
•Flexibilidade;
•Aumento da produção;
•Valorização do trabalho do ser 
humano.
CARACTERIZAÇÃO DOS SISTEMASAUTOMATIZADOS
INTRODUÇÃO
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CONTROLE AUTOMÁTICO XHUMANO
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INTRODUÇÃO
•Maior número de aquisições para processamento;
•Maior velocidade de processamento e decisão;
•Maior confiabilidade.
DESVANTAGEM
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INTRODUÇÃO
•Somente realizam as tarefas para os quais foram 
Programados;(Exemplo Sistema de Empacotamento)
AQUISIÇÃO DE INFORMAÇÃO
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SENSORES E TRANSDUTORES
•Forma pela qual o processo se comunica com o 
sistema de controle;
•Transformam uma informação física em um sinal 
eletrônico;
•Praticamente todos os parâmetros físicos podem se 
medidos através de sensores e transdutores;
Sensor Indutivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•São equipamentos eletrônicos capazes de 
detectar a aproximação de peças metálicas;
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Sensor Indutivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Princípio de Funcionamento:
•Com a aproximação de peças metálicas, ocorre uma variação na tensão 
gerada por um oscilador;
•Um comparador monitora esta tensão e envia um sinal para o transistor 
caso ocorra variação.
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Sensor Indutivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Aplicações:
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Sensor Capacitivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Equipamentos eletrônicos capazes de
detectar aproximação de materiais orgânicos,
plásticos, pós, Iíquidos, madeiras, papéis,
metais, etc.
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Sensor Capacitivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Princípio de Funcionamento:
•Baseia-se na geração de um campo elétrico, desenvolvido 
por um oscilador controlado por capacitor.
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Sensor Capacitivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Tabela de Constantes dielétricas:
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Sensor Capacitivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Exemplo de distância de detecção (10mm):
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Sensor Capacitivo
SENSORES E TRANSDUTORES
•Aplicações
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Sensores Fotoelétrico
SENSORES E TRANSDUTORES
ópticos, manipulam a luz de
•Também conhecidos por sensores
forma a
detectar a presença de objetos.
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Sensores Fotoelétrico
SENSORES E TRANSDUTORES
•Baseiam-se na transmissão e recepção de luz 
infravermelhaquepode ser refletida ou
interrompida por um objeto a ser detectado.
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Sensores Fotoelétrico
SENSORES E TRANSDUTORES
•Principais Tipos:
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Sensores Fotoelétrico
SENSORES E TRANSDUTORES
•Aplicações:
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Sensores Ultra-Sônicos
SENSORES E TRANSDUTORES
•Utilizam ondas sonoras de alta freqüência 
para detectar objetos.
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Sensores Ultra-Sônicos
SENSORES E TRANSDUTORES
•Princípio de Funcionamento.
O emisssor envia impulsos ultrasônicos sobre o objeto
analisado. As ondas sonoras voltam ao detetor depois
de um certo tempo, proporcional a distância.
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Sensores Ultra-Sônicos
SENSORES E TRANSDUTORES
•Aplicações:
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Transdutores
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SENSORES E TRANSDUTORES
0 principio de funcionamento dos
transdutores está baseado na variação de
um sinal elétrico, gerada devido a variação
de um parâmetro físico
Transdutores
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SENSORES E TRANSDUTORES
sua resistência de
Exemplos:
•Termoresistor(Pt100): Varia 
acordo com a temperatura.
•Termopar:Gera uma tensão elétrica quando 
submetido a uma temperatura.
•Tacogerador:Gera uma tensão proporcional a 
velocidade no qual é submetido.
•Célula de Carga:Varia sua resistência de acordo 
com a força que lhe é aplicada .
CONCEITO
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ATUADORES
Os atuadores são responsáveis pela
variação de parâmetros do processo a ser
controlado. Praticamente todas as ações
físicas realizáveis por um operador humano
sobre um processo podem ser realizadas
(com maior precisão) por um atuador
controlado eletronicamente
PrincipaisAtuadores
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ATUADORES
Motores elétricos - Controle de movimentos de rotação 
e deslocamentos;
Cilindros Hidráulicos e Pneumáticos - Controle de 
deslocamentos;
Eletroválvulas - Controle de fluxo;
Bombas - Controle de fluxo e de nível;
Resistências elétricas - Controle de aquecimento;
Compressores - Controle de refrigeração/climatização
Introdução
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
0 controle automático tem representado um papel
vital no avanço da engenharia e da ciência, além de
sua estrema importância em sistemas de veículos
espaciais, mísseis guiados. pilotagem de aviões
robóticos e outros mais. o controle automático
tornou-se uma parte importante e integral dos
modernos processos industriais e de fabricação.
Conceitos utilizados emcontrole
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
•Sistemas: Um sistema é uma combinação de componentes 
que atuam conjuntamente e realizam um certo objetivo.
•Perturbações (ou distúrbios): Uma perturbação é um sinal
que tende a afetar adversamente o valor da saída do
sistema.
•Sistemas de controle realimentados: Um sistema que 
relação prescrita entre a saída e algumamantém 
entrada
uma
de referência comparando-as e utilizando a
diferença como um meio de controle.
Exemplo
NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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Conceitos utilizados emcontrole
•Servossistemas: Um servossistema (ou servomecanismo)
é um sistema de controle realimentado que controla,
alguma posição mecânica, velocidade ou aceleração.
Portanto, os termos servossistema e sistema de controle de
posição (ou de velocidade. ou de aceleração) são
sinônimos.
NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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Conceitos utilizados emcontrole
•Sistemas de controle em malha fechada: Em um sistema
de controle em malha fechada o sinal de erro atuante, que é
a diferença entre o sinal de entrada e o sinal realimentado
(saída). é introduzido no controlador de modo a reduzir o
erro e trazer a saída do sistema a um valor desejado. 0
termo controle de malha fechada sempre implica o uso de
ação de controle realimentado a fim de reduzir o erro do
sistema.
NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Exemplo
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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Conceitos utilizados em controle
•Sistemas de controle em malha aberta: Aqueles sistemas
em que a saída não tem nenhum efeito sobre a ação de
controle são chamados sistemas de controle em malha
aberta. Em outras palavras, em um sistema de controle em
malha aberta a saída não é medida nem realimentada para
comparação com a entrada.
•Ex: Máquina de Lavar Roupa
NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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Malha Fechada x Malha Aberta
•Nos sistemas em malha fechada, o fato de que o uso da
realimentação torna a resposta do sistema relativamente
insensível a distúrbios externos;
•Deve ser enfatizado que. para sistemas nos quais as entradas
são conhecidas antecipadamente e nas quais não há distúrbios.
é aconselhável usar controle em malha aberta
•Os sistemas de controle em malha fechada possuem
vantagens somente quando distúrbios imprevisíveis e/ou
variações imprevisíveis nos componentes do sistema estão
presentes
NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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Malha Fechada x Malha Aberta
•O número de componentes usados em um sistema de controle
em malha fechada é maior do que o de um correspondente
sistema de controle em malha aberta
geralmentede•O sistema de controle em malha fechada é 
custo e potência mais altos
NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Regulador deWATT
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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Regulador deWATT
O Sistema Controlado é o motor e a variável controlada é a
velocidade do motor. A diferença entre a velocidade desejada e
a velocidade real é o sinal de erro. O sinal de controle (a
quantidade de combustível) a ser aplicado ao motor é o sinal
atuante. A entrada externa para perturbar a variável controlada
é a perturbação (distúrbio). Uma mudança inesperada na carga
é uma perturbação.
NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Controle deNível
MALHAABERTA
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MALHA FECHADA
NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
Ações Básicas de Controle
• Controladores de duas Posições ou Liga-Desliga (ON-OFF)
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NOÇÕES DE CONTROLE DE PROCESSO
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Ações Básicas de Controle
• Controladores Proporcionais;
Utilizam o valor de erro e tentam compensar este valor com um
valor proporcional ao mesmo;
• Controladores Proporcional, Integral e Derivativo;
Ação Integral: A ação integral resumidamente atua no sistema
de forma a anular o erro em regime permanente.
Ação Derivativa: A ação derivativa atua no sistema de forma a
obter um controlador com alta sensibilidade. Este controle
antecipa o erro atuante e inicia uma ação corretiva.
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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HISTÓRICO
Em 1968 cientes das dificuldades encontradas na época para
se implementar controles lógicos industriais. David Emmett e
William Stone da General Motors Corporation solicitaram aos
fabricantes de instrumentos de controle que desenvolvessem
um novo tipo de controlador lógico que incorporasse as
seguintes características:
•Ser facilmente programado e reprogramado para permitir que a
seqüência de operação por ele executada pudesse ser alterada,
mesmo depois de sua instalação;
•Ser de fácil manutenção, preferencialmente constituído de 
módulos interconectáveis;
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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HISTÓRICO
•Ter condições de operarem ambientes industriais com maior 
confiabilidade que os painéis de relês;
•Ser fisicamente menor que os sistemas de relês;
•Ter condições de ser interligado a um sistema central de coleta 
de dados;
•Ter um preço competitivo com os sistemas de relês e de 
estado-sólido usados até então.
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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HISTÓRICO
Esse equipamento recebeu o nome de "Controlador Lógico
Programável” CLP ou PLC.
O primeiro protótipo desenvolvido dentro da General Motors
funcionava satisfatoriamente, porém foi utilizado somente dentro
da empresa
A primeira empresa que o desenvolveu, iniciando sua
comercialização foi a MODICON (Indústria Norte- Americana)
Os primeiros Controladores Programáveis eram grandes e
caros. só se tornando competitivos para aplicações que
eqüivalessem a peio menos 150 relês.
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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PRINCIPAISFABRICANTES
Klocner Moeller 
Autos
Atos 
Allen Bradley
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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PRINCIPAISFABRICANTES
WEG
Aromat
Siemens
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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ConceitosBásicos
Ponto de Entrada: Considera-se cada sinal recebido 
pelo CLP, a partir de dispositivos ou componentes 
externos como um ponto de entrada. Ex: Micro-
Chaves, Botões, termopares, relés etc.
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
ConceitosBásicos
•Entradas Digitais: Somente possuem dois estados
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
ConceitosBásicos
•Entradas Analógicas: Possuem um valor que varia 
dentro de uma determinada faixa. (0 à 10V, -10 à 10V, 
0 à 20mA e 4 a 20mA)
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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ConceitosBásicos
Ponto de Saída: Considera-se cada sinal Produzido 
pelo CLP, para acionar dispositivos ou componentes 
do sistema de controle constitui um ponto de saída.
Ex: Lâmpadas, Solenóides, Motores.
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
ConceitosBásicos
•Saídas Digitais: Somente possuem dois estados
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
ConceitosBásicos
•Saídas Analógicas: Possuem um valor que varia 
dentro de uma determinada faixa. (0 à 10V, -10 à 10V, 
0 à 20mA e 4 a 20mA)
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
ConceitosBásicos
Programa: É a Lógica existente entre os pontos de 
entrada e saída e que executa as funções desejadas 
de acordo com o estado das mesmas.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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ConceitosBásicos
•EEPROM: Memória que não perde seu conteúdo 
quando desligada a alimentação. Normalmente contém 
o programa do usuário.
•BIT:è a unidade para o sistema de numeração binário. 
Um bit é a unidade básica de informação e pode 
assumir 0 ou 1.
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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ConceitosBásicos
Byte: Byte é uma unidade constituída de 8 bits 
consecutivos. O estado das entradas de um módulo 
digital de 08 pontos pode ser armazenado em um 
Byte.
•Word: Uma word é constituída de dois Bytes. O Valor 
das entradas e saídas analógicas podem ser indicados 
por words.
•CPU:è a unidade inteligente do CLP. Na CPU são 
tomadas as decisões para o controle do processo.
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
ConceitosBásicos
Princípio de Funcionamento:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
ConceitosBásicos
Princípio de Funcionamento:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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Linguagens de Programação
As linguagens de programação permitem aos usuários 
se comunicarem com o CLP e definir as tarefas que o 
mesmo deverá executar.
Pela normalização os CLP´s devem ter no mínimo três 
linguagens de programação: Ladder, STL (Lista de 
Instruções e Diagrama de Funções.
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Linguagens de Programação
LADDER: São diagramas de contatos
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Linguagens de Programação
STL: Lista de instruções
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Linguagens de Programação
DIAGRAMA DE FUNÇÕES: Utiliza funções lógicas
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aplicações de CLṔs naIndústria
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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Aplicações de CLṔs naIndústria
•Máquinas Industriais(Operatrizes, Injetoras, 
Têxteis, Calçados).
•Equipamentos Industriais para processos 
(Siderurgia, Papel e Celulose, Pneumáticos, 
Dosagem e Pesagem, Fornos etc.)
•Controle de Processos com realização de 
Sinalização, Intertravamento etc.
•Aquisição de dados de Supervisão em 
Fábricas(CEP), Prédios inteligentes etc.
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
A série S7 200 é uma linha de pequenos e 
compactos controladores Lógico Programáveis e 
módulos de expansão que oferecem todos os 
atributos que uma família de micro-CLP pode ter.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Bornes de Entrada: Se encontram na parte inferior 
do CLP.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Bornes de Saída: Se encontram na parte superior 
do CLP.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Entradas, saídas e porta de comuniação.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Esta família compreende quatro CPU´s
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Pontos de Entrada e saída podem ser adicionados 
através de módulos de expansão.
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Número Máximo de expansões por módulo:
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CONTROLADORES LÓGICOSPROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Modos de Operação:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Leds de Indicação de Estado:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Cartão de Memória:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Montagem:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Hardware do S7200
Ligação ao Micro(Porta Serial):
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Software
Software de Programação(Step 7 Micro Win):
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Aspectos de Software
Software de Programação:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
FunçõesLógicas:
AND:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
FunçõesLógicas:
AND:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
FunçõesLógicas:
OR:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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FunçõesLógicas:
OR:
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Exemplo01:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Exemplo01:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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Exemplo02:
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Exemplo02:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Exemplo02:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
Temporizadores:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TON:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TON:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TABELA DETEMPORIZADORES:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TONR:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TONR:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
TOF:
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CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
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EXEMPLO: