COC Automacao_Industrial

Prévia do material em texto

AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL 
Ricardo Jimenez 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
, 
 
 
2 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 FUNDAMENTOS DE AUTOMAÇÃO ........................................................... 3 
2 SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS .................... 13 
3 O USO DOS SENSORES NOS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO ....................... 37 
4 SISTEMAS SUPERVISÓRIOS .................................................................... 57 
5 REDES INDUSTRIAIS ............................................................................... 66 
6 PROJETO DE AUTOMAÇÃO .................................................................... 82 
 
 
, 
 
 
3 
 
 
1 FUNDAMENTOS DE AUTOMAÇÃO 
Apresentação 
Neste bloco, o aluno aprenderá sobre os fundamentos necessários para conhecer o 
sistema de automação industrial. 
 
1.1 Introdução à Automação Industrial 
A palavra automation foi inventada pelo marketing industrial de equipamentos na 
década de 1960. O emprego dessa nova palavra, que é sem dúvida sonora, procurava 
frisar o uso dos computadores no controle da produção industrial (MORAES; 
CASTRUCCI, 2017). 
A automação industrial tem como principal função auxiliar na produtividade. Dessa 
forma, estima-se a evolução de um sistema otimizado, capaz de proporcionar o 
aumento da quantidade e da qualidade, a redução dos custos e do tempo necessário 
gasto para a produção. Portanto, pode-se perceber que a automação industrial não 
almeja apenas a substituição do trabalho braçal humano por máquinas e robôs. Dito 
de outro modo, ela encontra-se ligada aos sistemas de qualidade, uma vez que é 
através dela que se assegura a manutenção e com alta produtividade, permitindo 
ganhos na produção através da agregação de distintas tarefas com a elaboração de 
projetos, com o gerenciamento e com a produção visando atender o cliente em 
menores prazos, com preço competitivo e com um produto de qualidade (MORAES; 
CASTRUCCI, 2017). 
A automação industrial pode ser compreendida como uma tecnologia que integra três 
áreas: a eletrônica, incumbida pelo hardware; a mecânica, representada pelos 
dispositivos mecânicos (atuadores); e a computação, responsável pelo software que 
controlará e supervisionará o sistema. Assim, para garantir os projetos na área, exige-
se uma gama de conhecimentos, capacitação e diversificação dos projetistas, ou então, 
uma equipe coordenada com perfis interdisciplinares. 
, 
 
 
4 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 1.1 − Componentes da Automação Industrial. 
Na automação industrial, como visto na Figura 1.1, há a presença de processos, 
sensores, controladores e atuadores. Esses itens serão explorados com mais detalhes 
mais adiante, mas, por enquanto, a seguir, se apresenta uma visão geral de cada um 
deles: 
 Processos: fabricação mecânica, produção farmacêutica, produção alimentícia, 
mineração, petroquímica, e outros; 
 Sensores: capacitivo, indutivo, magnético, encoder, óptico, de pressão, de fluxo, 
e outros; 
 Controladores: CLP (controlador lógico programável), inversores de 
frequências, e outros; 
 Atuadores: pneumáticos, hidráulicos, elétricos e mecânicos. 
SAIBA MAIS 
Aqui você conhecerá um pouco sobre Processo de Estampagem: 
<https://www.youtube.com/watch?v=BkAK2a1r7xk>. Acesso em: abr. 2020. 
E aqui você visualizará algumas aplicações da automação: 
<https://www.youtube.com/watch?v=s-yne8xTNM0>. Acesso em: abr. 2020. 
 
 
https://www.youtube.com/watch?v=BkAK2a1r7xk
https://www.youtube.com/watch?v=s-yne8xTNM0
, 
 
 
5 
 
1.2 História da Automação 
A evolução da automação industrial começa desde a Pré-História, em que o homem 
vem desenvolvendo invenções e mecanismos com o objetivo de reduzir os esforços 
físicos e ajudar na realização de atividades. Como exemplo, é possível citar a roda para 
movimentação de cargas e para exercer os trabalhos que exigiam esforços excessivos. 
No século XVIII, com o início da Revolução Industrial, em razão do novo modo de 
produção, o homem começou a produzir mercadorias em maior escala. Com o objetivo 
de aumentar a produtividade, diversas inovações tecnológicas foram elaboradas e 
projetadas na época (CAPELLI, 2013): 
 Máquinas modernas, aptas para produzir com precisão e rapidez se 
comparadas com o trabalho braçal; 
 Novas formas de fontes energéticas, como o vapor, para substituir a energia 
muscular e/ou hidráulica. 
O primeiro controlador automático com realimentação usado em um processo 
industrial foi o regulador de esferas de James Watt, desenvolvido em 1769 para 
controlar a velocidade de um motor a vapor. Esse dispositivo, como mostra a Figura 
1.2, mede a velocidade do eixo de saída e utiliza o movimento das esferas para 
controlar a quantidade de vapor que é inserida no motor através da válvula. O eixo de 
saída do motor a vapor é ligado por meio de conexões mecânicas e engrenagens 
cônicas ao eixo do regulador. Conforme a velocidade do eixo de saída do motor se 
eleva, os pesos esféricos aumentam e a válvula de vapor se fecha, de modo que o 
motor desacelera. O processo contrário acontece quando a velocidade do eixo de 
saída diminui. 
, 
 
 
6 
 
 
Fonte: adaptado de Costa (2011). 
Figura 1.2 − Regulador de fluxo de vapor de Watt. 
 
A partir do século XIX, em razão das pesquisas com energia elétrica realizadas pelo 
gênio Nikola Tesla, apresentado na Figura 1.3, o motor elétrico de corrente alternada e 
a energia se tornaram realidades e passaram a ser amplamente utilizadas. O setor de 
comunicação passou por avanços tecnológicos com as invenções do telégrafo e do 
telefone. O setor de transportes progrediu com a ampliação das locomotivas a vapor, 
das estradas de ferro e do crescimento da indústria naval. Outra importante invenção 
que aconteceu nesse mesmo período foi o motor a explosão (CAPELLI, 2013). Assim, 
começava a 2ª Revolução Industrial. 
 
Fonte: Pixabay. 
Figura 1.3 − Nikola Tesla. 
 
https://www.britannica.com/biography/Nikola-Tesla
, 
 
 
7 
 
No século XX, controladores programáveis, computadores e servomecanismos 
passaram a fazer parte da automação. Para se atingir os computadores que são 
utilizados atualmente, avanços foram alcançados ao longo do tempo, desde o uso de 
ábacos, passando pela régua de cálculo no século XVII, pelos cartões perfurados e 
pelas lógicas de relés no século XIX. Ainda durante o século XIX, George Boole 
desenvolveu a álgebra booleana, que são os princípios binários aplicados nas 
operações internas de computadores e processadores (CAPELLI, 2013). Os 
computadores constituem a base da tecnologia contemporânea e exemplos de sua 
aplicação estão em todas as áreas. 
1.3 Arquitetura da Automação Industrial 
A automação industrial é responsável por realizar inúmeras funções. A Figura 1.4 é a 
representação desse sistema robusto, chamada de Pirâmide da Automação. Essa 
estrutura mostra os diferentes níveis de automação que podem ser encontrados em 
uma planta industrial. 
 
Fonte: adaptado de Capelli (2013). 
Figura 1.4 − Pirâmide da Automação Industrial. 
 
• Gerenciamento corporativo Nível 5 
• Planejamento e coordenação 
geral da produção 
Nível 4 
• Supervisão e controle 
operacional 
Nível 3 
• Controle direto do 
processo 
Nível 2 
• Monitoração 
e atuação no 
processo 
Nível 1 
, 
 
 
8 
 
A seguir, é possível ter uma breve descrição dos níveis presentes na Figura 1.4 
(MORAES; CASTRUCCI, 2017; CAPELLI, 2013): 
 Nível 1: é o nível das máquinas, dispositivos e componentes (chão de fábrica). 
Exemplo: máquinas de embalagem, linha de montagem ou manufatura; 
 Nível 2: é o nível dos controladores digitais, lógicos e de algum modelo de 
supervisório associado ao processo; 
 Nível 3: este nível permite o controle do processo produtivo da planta. São 
gerados bancos de dados com informações essenciais para a qualidade do 
processo. Exemplo: avaliação e controle de qualidade em processo alimentício; 
 Nível 4: é o nível responsável pelaprogramação e pelo planejamento da 
produção. Exemplo: controle de suprimentos e estoques em função da 
sazonalidade e da distribuição geográfica; 
 Nível 5: é o nível responsável pela gestão administrativa, operacional, vendas e 
financeira de todo o sistema. 
Na Figura 1.5, é representado o modelo de Pirâmide de Automação que é, 
tipicamente, encontrado na indústria. 
 
Fonte: adaptado de Camargo (2014). 
Figura 1.5 − Níveis típicos de automação na indústria. 
, 
 
 
9 
 
 
SAIBA MAIS 
Recomenda-se a leitura do Capítulo 1 (da página 22 a 26) do livro “Elementos de 
automação”, do autor Valter Luís Arlindo de Camargo. (Disponível na Biblioteca Virtual 
– Minha Biblioteca). 
E também a leitura do Capítulo 1 da (página 13 a 15) do livro “Engenharia de 
automação industrial” dos autores Cícero Couto de Moraes e Plínio de Lauro Castrucci. 
(Disponível na Biblioteca Virtual – Minha Biblioteca). 
1.4 Processos industriais e suas variáveis 
A automação industrial pode ser dividida em dois modelos em relação aos tipos de 
processos: processos industriais e processos contínuos. 
Os processos industriais são aqueles em que há ampla movimentação mecânica. O 
exemplo clássico desse modelo é a indústria automobilística. Na linha de montagem, 
há robôs soldadores, esteiras transportadoras e outros sistemas. Nos processos 
industriais, as grandezas físicas mais comuns são: força, aceleração, velocidade e 
deslocamento. 
Ao contrário dos processos industriais, os processos contínuos são característicos pela 
pouca movimentação mecânica. Uma estação de tratamento de água é um exemplo 
no qual esses processos contínuos estão presentes. As grandezas físicas mais comuns 
nesses processos são temperatura, vazão e pressão. 
Existem fábricas em que os processos devem funcionar em conjunto, por exemplo, a 
indústria de bebidas, na qual há processos contínuos na produção do líquido e 
processos industriais no seu envase e transporte. 
SAIBA MAIS 
Conheça a linha de montagem da BMW: 
Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=wJ4ubZR64EU>. Acesso em: abr. 
2020. 
https://www.youtube.com/watch?v=wJ4ubZR64EU
, 
 
 
10 
 
1.5 Classificação da Automação Industrial 
Classificações vistas para os sistemas automatizados de produção estão associadas ao 
grau de flexibilidade, sendo definidos três tipos básicos: automação fixa, automação 
programada e automação flexível. A categorização dos três tipos de automação são os 
diferentes volumes e variedades dos produtos, como mostra a Figura 1.6. Na 
sequência, é explicado cada tipo básico de automação. 
 
Fonte: adaptado de Camargo (2014). 
Figura 1.6 − Relação entre a quantidade produzida e a variedade de produtos 
conforme o tipo de automação. 
 
 Automação fixa: este tipo de automação ainda é adequado quando se deseja 
fabricar continuamente uma grande quantidade de um único tipo de produto. 
A vantagem é que o investimento neste tipo de automação é menor que nos 
demais, por ser mais simples. No entanto, por produzir um produto específico, 
há a desvantagem de poder tornar-se obsoleto, caso o ciclo de vida do produto 
chegue ao fim, o que exigiria mudanças de projeto ou modelo. Portanto, 
apresenta altas taxas de produção e inflexibilidade do equipamento na 
acomodação da variedade de produção. 
, 
 
 
11 
 
 Automação programável: o equipamento de produção é projetado com a 
capacidade de diversificar a sequência de operações de modo a manter 
diferentes configurações de produtos, sendo controlado por um programa que 
é representado pelo sistema. Diversos programas podem ser explorados para 
fabricar produtos novos. Este tipo de automação é utilizado quando o volume 
de produção dos itens é baixo. 
 Automação flexível: reúne algumas das características da automação fixa e 
outras da automação programável. O equipamento deve ser programado para 
fabricar uma gama de produtos com configurações diferentes, mas a variedade 
dessas características é mais limitada que aquela permitida pela automação 
programável. 
SAIBA MAIS 
Recomenda-se a leitura do Capítulo 1 (da página 22 a 26) do livro “Elementos de 
automação”, do autor Valter Luís Arlindo de Camargo. (Disponível na Biblioteca Virtual 
– Minha Biblioteca). 
 
Conclusão 
Neste bloco, noções essenciais sobre a automação industrial de processos de produção 
foram estudados. Primeiro, estudamos a história das tecnologias como a máquina a 
vapor, o controle de processos, os sistemas de comunicação e a tecnologia de 
informação, entre outros, que permitiram o desenvolvimento e a evolução dos 
sistemas de automação utilizados atualmente. Além de entendermos as arquiteturas 
de automação industrial, identificamos os diversos tipos de processos industriais e 
suas variáveis. Conhecemos as características dos processos industriais e dos processos 
contínuos (os quais diferem quanto a grandezas físicas utilizadas e suas partes 
mecânicas em movimentação). Por fim, vimos as classificações do sistema de 
automação industrial. 
 
, 
 
 
12 
 
REFERÊNCIAS 
CAMARGO, V. L. A. Elementos de automação. 1. ed. São Paulo: Érica. 2014. 
CAPELLI, A. Automação industrial: controle do movimento e processos contínuos. 3. 
ed. São Paulo: Érica, 2013. 
COSTA, L. A. Especificando sistemas de automação industrial. 1. ed. 
Biblioteca24horas, 2011. 
MORAES, C. C.; CASTRUCCI P. L. Engenharia de automação industrial. 2. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2017. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
, 
 
 
13 
 
 
2 SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS 
Apresentação 
O objetivo deste bloco é entender o funcionamento, as aplicações e o acionamento de 
contatores, relés, motores de corrente contínua, motores de passo e eletroválvulas 
pneumáticos e hidráulicos. Além disso, pretende-se conhecer o CLP e sua principal 
linguagem de programação. Por fim, será possível desenvolver sistemas para 
automatização de processos industriais. 
 
2.1 Comandos elétricos 
A princípio, o estudo da eletricidade é dividido em três grandes áreas: a geração, a 
distribuição e a utilização. Diante desse contexto, os comandos elétricos são 
estudados, com foco maior, em instalações elétricas de alta potência ou industriais, 
mas esse não é o foco desta disciplina. Eles são responsáveis pelo controle ou 
manobra, comumente utilizada em motores elétricos, que se trata da instalação e da 
condução, ou da intervenção na corrente elétrica em condições normais e de 
sobrecarga (FILHO, 2018; MOHAN, 2012; JUNIOR, 2006). Os principais modelos de 
motores são, conforme Silva (2006): 
 motores de Indução, conhecidos como motores de corrente alternada (C.A.) ou 
de bobina; 
 servomotores; 
 motores de corrente contínua (C.C.); 
 motores síncronos; 
 motores de passo. 
Segundo Silva (2006), os servomotores e motores de passo têm um driver, conhecido 
também como dispositivo de parametrização, próprio para o seu acionamento e 
controle de velocidade, rotações e acelerações, de modo que tais conceitos fogem do 
escopo desta disciplina. Entre os demais motores apresentados, os de maior 
aplicabilidade industrial são os motores de indução trifásicos, porque em comparação 
, 
 
 
14 
 
com os motores de corrente contínua, de mesma potência, eles têm tamanho menor, 
são mais leves e exigem menos manutenção (MOHAN, 2012; JUNIOR, 2006; SILVA, 
2006). Clique no link para visualizar um motor de indução trifásico típico.< 
https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Vista-em-corte-de-um-motor-de-
inducao-trifasico-Fonte-WEG_fig1_310502963>. 
O motor de indução tem características específicas de funcionamento, que são 
relevantes ao entendimento dos comandos elétricos. Um dos princípios fundamentais 
para o conhecimento dos comandos elétricos, conforme afirma Silva (2006), é a noção 
de que “os objetivos principais dos elementos em um painel elétrico são: a) proteger o 
operador; e b) propiciar umalógica de comando” (NASCIMENTO, 2011; SILVA, 2006). 
Tendo como base princípio da proteção do operador, uma sequência genérica dos 
elementos necessários à partida e manobra de motores é vista na Figura 2.1. Nela é 
possível diferenciar os seguintes elementos (FILHO, 2018; SILVA, 2006): 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.1 − Sequência genérica para o acionamento de um motor. 
 
https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Vista-em-corte-de-um-motor-de-inducao-trifasico-Fonte-WEG_fig1_310502963
https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Vista-em-corte-de-um-motor-de-inducao-trifasico-Fonte-WEG_fig1_310502963
https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Vista-em-corte-de-um-motor-de-inducao-trifasico-Fonte-WEG_fig1_310502963
, 
 
 
15 
 
A. Seccionamento: só é capaz de ser operado sem carga. É utilizado durante a 
manutenção e análise do circuito. 
B. Proteção contra curto-circuito: tem como objetivo a proteção dos condutores 
no terminal do circuito. 
C. Proteção contra sobrecarga de corrente: tem como objetivo a proteção do 
enrolamento do motor. 
D. Aparelhos de manobra: têm como objetivo o controle de liga e desliga do 
motor de forma segura, ou seja, sem a necessidade do contato do operador no circuito 
de potência, no qual transita a maior corrente. 
É importante no estudo de comandos elétricos ter em mente a cadeia mostrada como 
na Figura 2.1, porque ela consiste na base para o projeto de qualquer circuito (FILHO, 
2018; NASCIMENTO, 2011; SILVA, 2006). Lembre-se de que na proteção, nas manobras 
(ou partidas de motores) convencionais, existem dois modelos, segundo a norma IEC 
60947 (1998): 
 Coordenação do tipo 1: nenhum perigo oferecido para as pessoas e instalações, 
ou seja, desligamento seguro da corrente de curto-circuito. Porém, podem 
existir danos ao relé de sobrecarga e ao contator. 
 Coordenação do tipo 2: nenhum perigo oferecido para as pessoas e instalações. 
Não podem existir danos ao relé de sobrecarga e/ou em outras partes, exceto 
leve fusão dos contatos do contator e estes permitem uma fácil separação sem 
danos significativos. 
Existe um elemento simples que é chamado de contato que é trabalhado 
frequentemente tanto em lógica quanto nos comandos elétricos. Existem dois tipos de 
contatos que serão explicados a seguir (FILHO, 2018; SILVA, 2006): 
1. Contato Normalmente Aberto (NA): não há corrente elétrica na posição de 
repouso, vide a Figura 2.2a. Dessa forma, não conduz o dispositivo ou a carga, 
assim não será acionado. 
, 
 
 
16 
 
2. Contato Normalmente Fechado (NF): há corrente elétrica, como pode ser 
observado na Figura 2.2b. Dessa forma, conduz o dispositivo ou a carga, assim 
será acionado. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.2 − Representação de NA e NF. 
Os contatos, acima citados, podem ser ligados conforme a necessidade do projeto para 
atingir o que é desejado ao se acionar o dispositivo, como por exemplo, fazer com que 
uma carga seja acionada somente quando dois deles estiverem ligados. A seguir, serão 
exploradas as principais associações entre contatos. 
SAIBA MAIS 
Recomenda-se a leitura dos capítulos 5 (Motor CC), 7 (Motores Monofásicos CA), 8 
(Outros Motores ligados à Rede Monofásica), 10 (Motores Trifásicos de Indução CA), 
11 (Motor Síncrono) e 12 (Motores de Passo e Servomotores) do livro “Máquinas 
Elétricas − Teoria e Ensaios”, de Geraldo Carvalho do Nascimento Junior. (Disponível na 
Biblioteca Virtual − Minha Biblioteca) 
 
2.1.1 Associações de contatos 
Existem dois tipos de associação: em série (Figura 2.3a) e em paralelo (Figura 2.3b). 
, 
 
 
17 
 
 
Fonte: Autoria Própria 
Figura 2.3 − Associação dos contatos. 
 
Pode-se notar que, na associação em série, a carga estará acionada somente quando 
os dois contatos estiverem acionados simultaneamente, e por isso é denominada de 
“Lógica E”. Ao contrário, na combinação em paralelo, qualquer um dos contatos 
acionados a uma carga é denominada de “Lógica OU”. 
As associações são comumente ligadas a uma tabela contendo todas as combinações 
possíveis entre os contatos. Ela é denominada “Tabela Verdade” ou “Tabela da 
Verdade”. As Tabelas 2.1a e 2.1b referem-se às associações em série e paralelo, 
respectivamente. 
Tabela 2.1 – Associação de Contatos 
 
Fonte: Autoria Própria. 
, 
 
 
18 
 
Cada elemento em um circuito de comando elétrico tem sua representação gráfica 
específica. A numeração dos contatos e a sua representação têm um padrão a ser 
adotado, de acordo com as normas NBR 5280 ou a IEC 113.2 (NBR5280, 1983). 
No entanto, a numeração dos contatos auxiliares segue conforme o seguinte padrão: 
 1 e 2 = Contato normalmente fechado (NF), sendo 1 a entrada, e 2 a saída; 
 3 e 4 = Contato normalmente aberto (NA), sendo 3 a entrada, e 4 a saída. 
Os relés e contatores adotam A1 e A2 para os terminais da bobina. Os contatos 
auxiliares desses dispositivos seguem um modelo especial de numeração, pois o 
número é composto por dois dígitos, sendo: 
 Primeiro número: indica o número do contato a que pertence; 
 Segundo número: indica se os contatos são do tipo NF (1 e 2) ou NA (3 e 4). 
 
2.1.2 Os principais elementos compostos em comandos elétricos 
Estudados os principais modelos de contatos, o próximo passo é entender os 
componentes encontrados nos painéis elétricos. A seguir, há a lista de componentes 
mais utilizados nos comandos elétricos, conforme é explicado por Silva (2006): 
A. Botoeira ou Botão: dispositivo com a principal tarefa de liberar o fluxo de 
corrente elétrica para o acionamento de um equipamento ou outro dispositivo, tendo 
características diferentes de acionamentos, seja com travamento no acionamento ou 
sendo pulsador, como pode ser visto nestes links: 
<https://slideplayer.com.br/slide/14205377/> (slide 48) 
 
<https://2.bp.blogspot.com/-
yF8fLKz8Tm0/WP9UUpwf43I/AAAAAAAAGBY/iPRQlwivHWcOf-
uywQQCxC5kZk6fBSJJgCLcB/s1600/home.jpg> 
 
B. Relés: têm a função de manobrar as cargas elétricas, assim permitindo a 
combinação de lógicas no comando entre os contatos e seu acionamento, e 
https://slideplayer.com.br/slide/14205377/
https://2.bp.blogspot.com/-yF8fLKz8Tm0/WP9UUpwf43I/AAAAAAAAGBY/iPRQlwivHWcOf-uywQQCxC5kZk6fBSJJgCLcB/s1600/home.jpg
https://2.bp.blogspot.com/-yF8fLKz8Tm0/WP9UUpwf43I/AAAAAAAAGBY/iPRQlwivHWcOf-uywQQCxC5kZk6fBSJJgCLcB/s1600/home.jpg
https://2.bp.blogspot.com/-yF8fLKz8Tm0/WP9UUpwf43I/AAAAAAAAGBY/iPRQlwivHWcOf-uywQQCxC5kZk6fBSJJgCLcB/s1600/home.jpg
, 
 
 
19 
 
permitindo separar os circuitos de potência (mais de 10 A) e comando (até 10 A). Vide 
a Figura 2.4. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.4 − Esquema, Simbologia e Relés comerciais. 
C. Contatores: são semelhantes aos relés. A diferença se encontra na estrutura 
física, que nos contadores é mais robusta e flexível, conforme pode ser visto na Figura 
2.5. A desvantagem da utilização deles é a geração de faíscas, causando risco à saúde 
do usuário. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.5 − Esquema, Simbologia e Contator comercial. 
, 
 
 
20 
 
D. Fusíveis: são amplamente conhecidos (Figura 2.6) devido ao uso doméstico e 
sua principal função é a proteção contra curto-circuito. A súbita elevação da corrente 
gera calor ao dispositivo e, consequentemente, rompendo-o devido ao efeito Joule. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.6 − Simbologia e Fusíveis comerciais. 
E. Disjuntores: sua função é proteger também de curto-circuito (exemplos na 
Figura 2.7). A vantagem que encontramos em relação ao fusível é a possibilidade de 
religar o dispositivo. Para projetar qual disjuntor utilizar, é imprescindível encontrar os 
valores nominais de tensão, corrente e frequência, temperatura e altitude. Pode ser 
consultado também o catálogo de informações do fabricante. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.7 − Esquema de ligação, Simbologia e Disjuntores Comerciais. 
(Monofásico, Bifásico e Trifásico). 
, 
 
 
21 
 
F. Relé térmico ou de sobrecarga:a proteção contra corrente de sobrecarga era 
feita por relé térmico, conforme Filho (2018) e Silva (2006). O dispositivo composto 
por juntas metálicas, quando aquecido devido à sobrecarga de corrente por um longo 
tempo, é acionado para assegurar o sistema. Hoje os disjuntores englobam essa 
função, e sendo assim, os relés de sobrecarga caíram em desuso. 
 
2.1.3 Simbologia gráfica dos comandos elétricos – NBR 5280 
No comando elétrico, atualmente, para saber como esses dispositivos são ligados 
entre si, há necessidade de se verificar um desenho cujo nome é esquema elétrico no 
qual cada um dos elementos é apresentado através de símbolos gráficos. A simbologia 
é padronizada através das normas NBR, DIN e IEC. Na Tabela 2.2, apresentam-se 
símbolos referentes aos elementos estudados anteriormente. No entanto, essa norma 
foi cancelada em junho de 2011 devido à falta de atualização da formatação, mesmo 
assim os elementos são utilizados amplamente nos projetos. 
Tabela 2.2 − Principais elementos de circuito elétrico 
 
Fonte: NBR5280 (1983). 
 
, 
 
 
22 
 
2.1.4 Manobras tradicionais para os motores elétricos 
Para entendermos os acionamentos de dispositivos pneumáticos, hidráulicos e 
elétricos, os estudos dos componentes de comandos elétricos são de extrema 
importância. Por isso, é importante esclarecer qualquer dúvida relativa a esses 
dispositivos. 
Nesta seção, serão apresentadas as principais manobras nos motores elétricos, 
conforme Filho (2018), Nascimento (2011) e Silva (2005): 
 Partida direta: a principal função é para acionar e interromper o 
funcionamento de um motor de indução trifásico em um determinado 
sentido de rotação. A ligação dos elementos é mostrada na Figura 2.8, 
onde pode-se averiguar a presença dos circuitos de potência e 
comando. Os componentes necessários para essa manobra, 
normalmente, são: 1 disjuntor tripolar (Q1), 1 disjuntor bipolar (Q2), 1 
relé térmico (F2), 1 contator (K1), 1 botoeira NF (S0), 1 botoeira NA (S1), 
1 motor trifásico (M1), 1 lâmpada verde (H1), 1 lâmpada amarela (H2), 1 
lâmpada vermelha (H3). 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.8 – Comando e Potência da Partida Direta de Motor Trifásico. 
, 
 
 
23 
 
 Partida com reversão: como o próprio nome diz, o objetivo é a 
possibilidade de reversão da velocidade de rotação. Para fazer isso, 
trocam-se duas fases através dos contatores. É importante lembrar que 
os dois contatores não podem funcionar de forma simultânea. Para isso, 
existe o circuito de intertravamento. Os componentes necessários a 
essa manobra, normalmente, são: 1 disjuntor tripolar (Q1), 1 disjuntor 
bipolar (Q2), 1 relé térmico (F2), 2 contatores (K1 e K2), 1 botoeira NF 
(S0), 2 botoeiras NA (S1 e S2), 1 motor trifásico (M1). 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.9 − Comando e Potência do sistema de reversão do motor trifásico. 
 
 Partida estrela-triângulo (Υ/∆): a princípio, os motores necessitam, 
durante a sua partida, de uma corrente maior que 5 ou 7 vezes o valor 
de sua corrente nominal. Essa característica é extremamente 
indesejável, pois, além de exigir um superdimensionamento dos cabos, 
ainda causa quedas no fator de potência da rede, possibilitando multas 
, 
 
 
24 
 
da concessionária de energia elétrica. Assim, uma das estratégias 
adotada para evitar isso é a partida estrela-triângulo, cujo princípio é o 
de acionar o motor em estrela, reduzindo a carga e posteriormente 
comutá-lo para triângulo, atingindo sua potência nominal. Os circuitos 
de comando e de potência são mostrados na Figura 2.10. Os 
componentes utilizados para essa partida são: 1 disjuntor tripolar (Q1), 
1 disjuntor bipolar (Q2), 3 contatores (K1, K2 e K3), 1 relé térmico (F1), 1 
botoeira (NF), 1 botoeira (NA), 1 relé temporizador (K6). 
 
Fonte: Autoria Própria. 
 
Figura 2.10 − Potência e Comando da Partida Estrela-Triângulo do Motor Trifásico. 
 
SAIBA MAIS 
Recomenda-se a leitura dos capítulos 5 (sobre Motor CC), 7 (sobre Motores 
Monofásicos CA), 8 (sobre Outros Motores ligados à Rede Monofásica), 10 (sobre 
Motores Trifásicos de Indução CA), 11 (sobre Motor Síncrono) e 12 (sobre Motores de 
Passo e Servomotores) do livro “Máquinas Elétricas − Teoria e Ensaios”, de Geraldo 
Carvalho do Nascimento Junior. (Disponível na Biblioteca Virtual − Minha Biblioteca) 
, 
 
 
25 
 
Do mesmo autor, recomenda-se a leitura da parte ‘Fechamento e Testes de Motores 
Elétricos’ do Livro “Comandos Elétricos: Teoria e Atividades”. 
 
2.2 Cadeia de Comandos 
Para entender o funcionamento dos sistemas industriais de processos, é fundamental 
conhecer os seus componentes, e assim construir com eficiência e qualidade a 
estrutura física e lógica. A cadeia de comando consiste em otimizar a construção do 
sistema, conforme pode se ver na Figura 2.11. 
 
 Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.11 − Cadeia de Comando. 
 
1. Elementos de trabalho: são os componentes que farão toda a ação no sistema. 
Exemplos: atuadores elétricos, motores, atuadores pneumáticos etc. 
2. Elementos de comando: são os componentes que comandarão as funções do 
elemento de trabalho. Exemplos: drive, inversor de frequência, válvulas pneumáticas, 
solenoides etc. 
3. Elementos de processamento de sinais: são os elementos lógicos do processo e 
neles será implementada a lógica do desenvolvedor. Exemplos: CLP, comandos 
elétricos, válvula com lógica AND ou OR etc. 
4. Elementos de sinais: são aqueles que mandarão o estímulo para os elementos 
de processamento de sinais e comandos. Sua principal função é dar o comando. 
Exemplos: botões, sensores, IHM etc. 
, 
 
 
26 
 
Os elementos apresentados são comumente utilizados em qualquer estrutura na 
automação industrial, sendo comandados por circuitos elétricos ou Controladores 
Lógicos Programáveis. Essa arquitetura nos ajuda na estruturação do projeto da 
máquina ou processo, evitando quaisquer problemas e descaracterização durante o 
desenvolvimento. 
Outra forma de representar a cadeia de comando é através de fluxograma para o 
entendimento da máquina, do equipamento, do processo, conforme pode ser visto na 
Figura 2.12. 
 
Figura 2.12 − Fluxograma de processo industrial. 
 
2.3 Controladores lógicos programáveis (CLPs) 
Controladores lógicos programáveis são membros da família de computador que 
utilizam circuitos integrados em vez de dispositivos eletromecânicos para implementar 
funções de controle. No link, está a representação de um modelo de CLP. < 
https://new.siemens.com/br/pt/produtos/automacao/sistemas-
automacao/industrial/plc/simatic-s7-300.html> 
https://w3.siemens.com.br/automation/br/pt/automacao-e-controle/automacao-industrial/simatic-plc/s7-cm/s7-300/pages/default.aspx
https://new.siemens.com/br/pt/produtos/automacao/sistemas-automacao/industrial/plc/simatic-s7-300.html
https://new.siemens.com/br/pt/produtos/automacao/sistemas-automacao/industrial/plc/simatic-s7-300.html
, 
 
 
27 
 
Os CLPs são capazes de armazenar instruções, como sequência de tempo, contagem, 
aritmética, manipulação de dados e comunicação, para controlar máquinas e 
processos industriais. 
 
2.3.1 Evolução dos controladores lógicos programáveis 
A evolução dos controladores programáveis, segundo Moraes e Castrucci (2017), 
Capelli (2013), Silva (2006), é: 
 
GERAÇÃO EVENTO 
1ª 
Programação em linguagem Assembly. Era importante conhecer o hardware do 
equipamento, ou seja, a eletrônica por trás do projeto do CLP. 
2ª 
Apareceram as linguagens de programação de nível intermediário. Foi 
apresentado o “Programa Monitor” que convertia para linguagem de máquina o 
programa inserido pelo desenvolvedor ou projetista. 
3ª 
Os Controladores Lógicos Programáveis começam a ter uma entrada de 
programação que era através de um teclado, ou chamado de programador 
portátil, conectado no mesmo. 
4ª 
É nesta geração que a entrada para comunicação serial é introduzida, e a 
programação passa a ser feita através de microcomputadores.Com este 
aparecimento, surgiu a possibilidade de testar o programa antes de o mesmo ser 
transferido ao módulo do CLP. 
5ª 
Os CLPs de quinta geração vêm com padrões de protocolo de comunicação para 
simplificar a interface com equipamentos de outros fabricantes, e também com 
Sistemas Supervisórios e Redes Administrativas para comunicação. 
 
Com o avanço da tecnologia e a consolidação da aplicação dos CLPs no controle de 
sistemas automatizados, é frequente o desenvolvimento de novos recursos para eles, 
por exemplo, o Web Server (servidor web), que permite acesso remoto de qualquer 
lugar para a visualização e interação com um processo. 
 
2.3.2 Composição dos controladores programáveis 
Segundo Moraes e Castrucci (2017), os controladores lógicos programáveis são 
modulares e são compostos por: 
1. Fonte de alimentação; 
2. CPU (Unidade de Processamento Central); 
, 
 
 
28 
 
3. Memória; 
4. Módulos de entradas e saídas; 
5. Linguagens de programação; 
6. Dispositivos de programação; 
7. Módulos de comunicação; 
8. Módulos especiais (opcionais). 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.13 − Estrutura em blocos simplificada de um CLP. 
 
O programa do usuário fica na memória e a fonte de alimentação (bateria) garante a 
permanência da lógica de programação, mesmo na ausência de alimentação do 
sistema, já que esta memória é uma RAM (memória de acesso aleatório, do inglês 
Random Access Memory) e têm a característica de volatilidade (perde as informações 
armazenadas se desligada). Os CLPs podem oferecer memórias não voláteis (EPROM, 
EEPROM ou flash) para o armazenamento do programa do usuário. Nessa 
conformidade, se houver falhas na alimentação do sistema, ao ser reenergizado, o 
programa é recuperado por essa memória não volátil. 
O sistema operacional utilizado em CLP é desenvolvido especificamente para o 
dispositivo, isto é, compilado com funções específicas do processador, o que indica 
que cada modelo de CLP tem o seu sistema operacional único. Esses sistemas 
, 
 
 
29 
 
operacionais são restritos, assim possuindo recursos limitados para cada operação de 
controle e automação. 
 
2.3.3 Características gerais de um CLP 
Um CLP apresenta as características relacionadas a seguir (MORAES; CASTRUCCI, 2017; 
CAPELLI, 2013): 
 hardware e/ou dispositivo de controle de rápida e fácil programação ou 
reprogramação, evitando interrupção na produção; 
 possibilidade de trabalhar em ambiente industrial sem o apoio de 
equipamentos ou hardware específico; 
 sinalizadores de estado e módulo com modelo de plug-in para fácil 
manutenção e substituição; 
 hardwares otimizados para espaço reduzido e baixo consumo de energia; 
 monitoração e operação do processo ou sistema, através da comunicação com 
os computadores ou interface Homem-Máquina; 
 compatibilidade com diversos tipos de sinais de entrada e saída; 
 possibilidade de alimentar, de forma contínua ou chaveada, dispositivos que 
consomem correntes até 2A (Ampere); 
 hardware de controle que permite a expansibilidade com os diversos modelos 
de módulos, de acordo com a necessidade do projeto; 
 custo de compra e instalação de forma competitiva em relação aos sistemas de 
controle convencionais; 
 capacidade de expansão da memória. 
 
SAIBA MAIS 
Recomenda-se a leitura do Capítulo 1 (da página 20 a 27) do livro “Elementos de 
automação”, do autor Valter Luís Arlindo de Camargo. (Disponível na Biblioteca Virtual 
– Minha Biblioteca). 
, 
 
 
30 
 
E também a leitura do Capítulo 1 da (página 23 a 33) do livro “Engenharia de 
automação industrial” dos autores Cícero Couto de Moraes e Plínio de Lauro Castrucci. 
(Disponível na Biblioteca Virtual – Minha Biblioteca). 
 
2.4 Introdução à linguagem de programação 
Segundo Roggia e Fuentes (2016), para que o dispositivo (hardware) possa efetuar a 
função desejada, o CLP precisa de um programa (software) que informe a sequência de 
tarefas que devem ser realizadas. Esse programa deve ser gravado na memória do CLP, 
procedimento realizado através da comunicação via serial ou o dispositivo de conexão 
com um computador ou através do próprio CLP. 
Esse programa pode ser composto por diferentes linguagens de programação, vide a 
Figura 2.14, as quais possibilitam ao programador manifestar as relações entre as 
entradas e saídas do CLP por meio de comandos, blocos, símbolos ou figuras. Devido à 
diversificação dessas linguagens que podem ser apresentadas pelo projetista, a lógica 
de programação é, também, diversificada. 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.14 − Esquema e comparação do CLP com Comandos Elétricos. 
 
Atualmente, os CLPs são empregados com linguagens de alto nível, as quais possuem 
uma série de instruções de programação predeterminadas pelos desenvolvedores 
(ROGGIA; FUENTES, 2016). Isso aproxima as linguagens de alto nível da linguagem 
humana, permitindo o trabalho do programador eficiente e acessível. As chamadas 
linguagens de programação de baixo nível ou linguagens de máquina exigem maior 
, 
 
 
31 
 
habilidade do programador, o qual necessita de boa compreensão do hardware do 
equipamento, porém demanda um menor tempo de processamento e, 
consequentemente, há uma profundidade maior do desenvolvedor em relação ao 
equipamento e limitações do mesmo (ROGGIA; FUENTES, 2016). 
A seguir, serão apresentados com mais detalhes e exemplos as três principais 
linguagens de programação utilizadas em CLPs (MORAES; CASTRUCCI, 2017; ROGGIA; 
FUENTES, 2016): lista de instruções, diagrama de blocos e diagrama de contatos 
(ladder). 
 
 Lista de instruções (STL – statement list): segundo Roggia e Fuentes (2016), 
[...] é uma linguagem de programação do tipo textual e não emprega 
símbolos gráficos. Mas não se tem a visão rápida do funcionamento do 
programa e requer muito tempo do programador para a pesquisa de falhas 
dentro do programa. É praticamente a linguagem de máquina, ou seja, usa 
diretamente as instruções do microcomputador. (ROGGIA; FUENTES, 2016, 
p. 86) 
A Tabela 2.3 e Figura 2.15 mostram um exemplo da linguagem escrita, contendo linhas 
de instruções alfanuméricas e padronizadas conforme a norma IEC 1131-3. 
Tabela 2.3 − Comparação das Listas de Instruções 
 
Fonte: Autoria Própria. 
IEC 1131-3 Mitsubishi OMRON Siemens Operação Diagrama Ladder
LD LD LD A
Carrega o valor 
no registrador
Começa com 
contato aberto
LDN LDI LD NOT NA
Carrega o valor 
negativo no 
registrador
Começa com 
contato fechado
AND AND AND A Lógica "E"
Contato aberto 
em série
ANDN ANI AND NOT NA Lógica não "E"
Contato fechado 
em série
OR OR OR O Lógica "OU"
Contato aberto 
em paralelo
ORN ORI OR NOT ON
Lógica não 
"OU"
Contato fechado 
em paralelo
ST OUT OUT
Armazena o 
resultado 
Saída 
, 
 
 
32 
 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.15 − Comparação do Diagrama Ladder e Lista de instruções. 
 
 Diagrama de blocos (FB – Function Block): segundo Roggia e Fuentes (2016), 
[...] é uma linguagem composta de símbolos gráficos clássicos da lógica 
combinatória, utilizada na eletrônica digital semelhante aos comandos 
elétricos. A representação gráfica é feita através de portas lógicas. (ROGGIA; 
FUENTES, 2016, p. 87) 
 
A Figura 2.16 mostra um exemplo da linguagem, a qual desempenha a mesma função 
do exemplo da Figura 2.15. 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.16 – Lógica de programação em FB. 
 
 Diagrama de contatos (Ladder): segundo Roggia e Fuentes (2016), 
[...] é a linguagem de programação mais utilizada em CLPs, sendo 
semelhante a um esquema elétrico apresentado nesta disciplina. Também é 
conhecida como diagrama de relés, diagrama escada ou diagrama Ladder. 
(ROGGIA; FUENTES, 2016, p. 87) 
 
, 
 
 
33 
 
A Figura 2.17 mostra um exemplo da linguagem. Essa linguagem de programação será 
estudada em detalhes mais adiante. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 2.17 − Lógica de programação em Ladder. 
 
2.5Linguagem de Programação por Programa de Contato (LADDER) 
Os diagramas de contatos são uma forma de programação de CLPs por meio 
de símbolos gráficos, conforme já visto, representando contatos e bobinas 
(MORAES; CASTRUCCI, 2017; ROGGIA, FUENTES, 2016). Os diagramas são 
compostos por duas linhas verticais e de linhas horizontais, sob as quais são 
colocadas as instruções a serem executadas (ROGGIA; FUENTES, 2016) [...] 
 
O exemplo está na Figura 2.17. Essas instruções podem ser representadas por 
contatos, bobinas, temporizadores, contadores etc. 
Cada uma das linhas horizontais são as lógicas de programação que o desenvolvedor 
está projetando conforme sua necessidade, as entradas são representadas com linhas 
em paralelas e localizadas na extrema esquerda. Importante recordar que podem 
existir associações entre as entradas, sendo em paralelo ou em série. As saídas são 
representadas pela extrema direita da programação, e como simbologia podem ser 
vistas como parênteses. Essas representações estão indicadas na Tabela 2.4, além 
disso, são comparadas com as representações dos diagramas elétricos que foram 
estudados. 
 
 
 
 
 
, 
 
 
34 
 
Tabela 2.3 − Principais elementos dos diagramas de contatos 
Elementos Básicos da Simbologia Ladder 
Tipo Símbolo Diagrama Elétrico 
Contato Aberto 
 
Contato 
Fechado 
 
 
Saída 
 
 
Fonte: Autoria Própria 
 
As ligações são os “fios” de interconexão entre as lógicas em ladder. Podem-se ter 
ligações na horizontal e na vertical dependendo da lógica (MORAES; CASTRUCCI, 2017; 
ROGGIA; FUENTES, 2016). 
Existem diversas funções específicas no momento de utilizar os diagramas de contatos 
(MORAES; CASTRUCCI, 2017; ROGGIA; FUENTES, 2016; CAPELLI, 2013). Algumas dessas 
funções são apresentadas a seguir: 
 Função SET: tem o propósito de manter acionada a bobina de saída 
através de estímulo da entrada, caso esteja na mesma lógica. 
 Função RESET: tem o propósito de desacionar a bobina, acionada pela 
função SET, desabilitando a energização da saída do CLP. 
 Temporizadores: têm o objetivo de acionar ou desligar uma memória ou 
uma saída de acordo com um tempo predeterminado: 
o No temporizador com retardo na energização, por exemplo, uma 
saída será ligada após ocorrido um tempo determinado; 
o No temporizador com retardo na desenergização, uma saída 
será desligada após passado um tempo determinado a partir do 
acionamento do temporizador. Esses dispositivos são utilizados, 
por exemplo, em chaves de partida de motores de indução, 
como a partida estrela-triângulo (ROGGIA; FUENTES, 2016). 
, 
 
 
35 
 
 Contadores: têm o propósito de contar através do estímulo da bobina, 
só funcionarão caso haja um pulso. Um contador pode ser crescente ou 
decrescente, ou ter ambas as funções. 
 
Conclusão 
Este bloco abordou os princípios básicos e necessários do comando elétrico, os seus 
componentes para o entendimento do dispositivo que irá controlá-los de forma 
eficiente, como o Controlador Lógico Programável (CLP) devido à sua eficiência e 
flexibilidade durante o projeto. Foram vistos também a estrutura (hardware) do CLP, a 
função dos elementos internos e os algoritmos. 
Com relação ao programa (software) que informa o processo das tarefas a serem 
executadas, três linguagens de programação foram estudadas, as quais são chamadas 
de: lista de instruções, diagrama de blocos e diagrama ladder. Por fim, a arquitetura, 
funções básicas e funções específicas da linguagem de programação ladder mais 
utilizadas em CLPs foram aprofundadas. 
 
 
REFERÊNCIAS 
ABNT. Associação Brasileira de Normas e Técnicas. NBR IEC 60947. Dispositivo de 
manobra e comando de baixa tensão. Rio de Janeiro, set. 1998. 
ABNT. Associação Brasileira de Normas e Técnicas. NBR 5280. Símbolos literais de 
identificação de elementos de circuito. Rio de Janeiro, 1983. 
CAPELLI, A. Automação industrial: controle do movimento e processos contínuos. 3. 
ed. São Paulo: Érica, 2013. 
FILHO, J. M. Instalações elétricas industriais. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018. 
JUNIOR, G. C. N. Máquinas elétricas: teoria e ensaios. 4. ed. São Paulo: Érica, 2006. 
MOHAN, N. Máquinas elétricas e acionamentos: curso introdutório. São Paulo: LTC, 
2012. 
, 
 
 
36 
 
MORAES, C. C.; CASTRUCCI P. L. Engenharia de Automação Industrial. 2. ed. São Paulo: 
LTC, 2017. 
NASCIMENTO, G. Comandos elétricos: teoria e atividades. 1. ed. São Paulo: Érica, 
2011. 
ROGGIA, L.; FUENTES, R. C. Automação industrial. Santa Maria – RS: Colégio Técnico 
Industrial. UFSM, 2016. Disponível em: 
<http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/18451/materia
l/arte_automacao_industrial.pdf>. Acesso em: nov. 2019. 
SILVA, M. E. Automação industrial. Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba 
(FUMEP): Piracicaba, 2005. 
SILVA, M. E. Apostila de comandos elétricos. Fundação Municipal de Ensino de 
Piracicaba (FUMEP): Piracicaba, 2006. 
SILVA, M. E. Controlador Lógico programável. Fundação Municipal de Ensino de 
Piracicaba (FUMEP): Piracicaba, 2006. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/18451/material/arte_automacao_industrial.pdf
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/18451/material/arte_automacao_industrial.pdf
, 
 
 
37 
 
 
3 O USO DOS SENSORES NOS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO 
 
Apresentação 
No estudo da automação em sistemas industriais, é necessário definir as condições do 
sistema e obter os valores das variáveis físicas do ambiente a ser monitorado. Essa é a 
função dos sensores, conforme Roggia e Fuentes (2016). 
Os sensores são dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente (energia 
cinética, sonora, térmica, entre outras), que relaciona informações sobre uma 
grandeza física que precisa ser medida, como temperatura, pressão, vazão, posição e 
corrente (MORAES; CASTRUCCI, 2017; ROGGIA; FUENTES, 2016). 
Um sensor é necessário quando falamos de sistema de controle em malha fechada. 
Nesse sistema, encontramos o sensor como o dispositivo essencial para verificar se 
existem erros nas grandezas físicas medidas. 
De acordo com a natureza do sinal de saída, os sensores podem ser classificados em: 
sensores digitais (discretos) e sensores analógicos (contínuos) (CAMARGO, 2014): 
 Sensores digitais: são utilizados para monitorar a ocorrência ou não de 
um determinado evento. Apresentam em sua saída apenas dois estados 
distintos, como ligado (on) ou desligado (off), ou a presença ou ausência 
de determinada grandeza elétrica. 
 Sensores analógicos: são utilizados para monitorar uma grandeza física 
em uma faixa contínua de valores estabelecidos entre os limites mínimo 
e máximo. Apresentam em sua saída um sinal de tensão, corrente 
proporcional à grandeza física. 
 
3.1 Principais sensores e a suas simbologias gráficas 
Neste tópico, serão apresentados diferentes tipos de tecnologias de sensores que 
comumente são utilizados em aplicações industriais, incluindo princípios de 
funcionamento e suas simbologias. 
 
 
, 
 
 
38 
 
3.1.1 Sensores indutivos 
Os sensores indutivos possuem em seu interior um oscilador composto por uma 
bobina enrolada em um seminúcleo de ferrite. A bobina gera um campo magnético de 
alta frequência que se estabelece na região frontal do sensor (zona ativa), conforme 
pode ser visto na Figura 3.1 (CAMARGO, 2014). 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.1 – Funcionamento e Simbologia de Sensor Indutivo. 
 
Ao se introduzir um condutor elétrico nesse campo, ele retira energia do campo 
magnético, o que provoca uma diminuição na amplitude do sinal de saída do oscilador. 
O sinal de saída passa por um comparador (Schmidt Trigger) que compara sua 
amplitude com níveis preestabelecidos. Se a saída do oscilador estiver abaixo do nível, 
a saída do sensor é acionada. Caso contrário, a saída é desacionada. A saída do 
comparador comanda oestágio de saída, que é responsável pela comutação da carga 
(CAPELLI, 2013). 
Para exemplificar o funcionamento serão apresentadas, na Figura 3.2, algumas 
aplicações industriais para esse sensor. 
 
, 
 
 
39 
 
 
Fonte: adaptado de Moraes e Castrucci (2017). 
Figura 3.2 − (a) análise de rotação do motor pelos dentes das engrenagens; (b) 
contagem de rotação; (c) sensor de fim de curso para transporte. 
 
3.1.2 Sensores Capacitivos 
Segundo Roggia e Fuentes (2016), 
[...] os sensores capacitivos são dispositivos eletrônicos que detectam 
proximidade de materiais orgânicos, plásticos, pós, líquidos etc., sem a 
necessidade de contato. Seu princípio de funcionamento baseia-se na 
geração de um campo elétrico por um oscilador controlado por capacitor 
[semelhante à estrutura do sensor indutivo]. O capacitor é formado por 
duas placas metálicas montadas na face sensora, de forma a projetar o 
campo elétrico para fora do sensor [conforme pode ser visto na Figura 3.3 
(CAMARGO, 2014)]. Quando um material se aproxima do sensor, o dielétrico 
do meio se altera, alterando a capacitância. Essa alteração aciona o estágio 
de saída. (ROGGIA; FUENTES, 2016) 
 
A capacitância pode ser calculada assim: 
𝑪 = 𝜺 × 
𝑨
𝒅
 
Onde: C – Capacitância; 
 𝜀 – Constante dielétrico; 
 A – Área das placas; 
 d – Distância entre as placas. 
, 
 
 
40 
 
 
Figura 3.3 − Funcionamento do sensor capacitivo. 
 
Para ajustar a sensibilidade do sensor capacitivo, manipula-se um parafuso localizado 
no sensor, conforme indica a Figura 3.4(a). A Figura 3.4(b) mostra a simbologia e a 
Figura 3.4(c) aplicações de sensores capacitivos (ROGGIA; FUENTES, 2016). 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.4 − (a) ajuste de sensibilidade; (b) simbologia; e (c) detecção de nível e 
objetos. 
 
3.1.3 Sensores Magnéticos 
Os sensores magnéticos podem ser ativados pela proximidade de um campo 
magnético produzido por um ímã, conforme explicam Roggia e Fuentes (2016), e são 
constituídos de dois contatos elétricos (formando o contato normalmente aberto) 
dentro de uma ampola de vidro com gás inerte e esses contatos se fecham mediante a 
presença de um campo magnético apresentando uma corrente de comutação de até 
, 
 
 
41 
 
500 mA (vide a Figura 3.5), podendo, assim, atuar diretamente em cargas maiores. 
São economicamente mais viáveis que os eletrônicos (MORAES; CASTRUCCI, 2017). 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.5 − (a) Funcionamento; (b) Estrutura real; (c) Simbologia. 
 
Os chamados sensores eletrônicos são compostos por um CI (circuito integrado), 
conforme a Figura 3.6(a), que possui internamente quatro sensores magneto-resistivos 
que alteram os seus valores de resistência quando expostos a campos magnéticos, 
como pode ser visto na Figura 3.6(b). O circuito eletrônico identifica a variação desses 
sensores, e quando eles atingem o ponto de comutação, isso faz com que a saída seja 
acionada. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.6 − (a) Estrutura Real; (b) 4 Sensores Magneto-Resistivos. 
 
, 
 
 
42 
 
A Figura 3.7 mostra a comparação entre as tecnologias utilizadas para o acionamento 
do contato, sendo eletrônico ou seco (reed switch), assim facilitando o entendimento. 
Devido à viabilidade econômica, o tipo reed switch é mais comumente utilizado. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.7 – Comparação das tecnologias. 
 
Os modelos de sensores reed switch são geralmente utilizados como finais de cursos 
de atuadores pneumáticos devido ao êmbolo ser magnético, como pode ser visto na 
Figura 3.8. 
, 
 
 
43 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.8 − Aplicações do sensor magnético. 
 
3.1.4 Sensores Ópticos 
Esses sensores manipulam a luz para detectar a presença de um material 
acionador. Os sensores possuem um emissor e um receptor de luz 
infravermelha, invisível ao olho humano (MORAES; CASTRUCCI, 2017; 
ROGGIA; FUENTES, 2016; CAMARGO, 2014; CAPELLI, 2013; NATALE, 2008). 
O emissor envia um feixe de luz através de um diodo emissor de luz e o 
receptor, composto por um fotodiodo ou fototransistor, e é capaz de 
detectar o feixe emitido. 
 
Observe um exemplo na Figura 3.9: 
, 
 
 
44 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.9 − Funcionamento do Fototransistor. 
 
Os sensores ópticos são divididos em retrorreflexivo, por reflexão difusa e barreira. 
Será explicada cada tecnologia a seguir: 
 Sensor de retrorreflexão (Retro-Reflective Sensors): segundo Roggia e 
Fuentes (2016, p. 26), o corpo desse sensor também é dotado do 
elemento emissor e receptor, Figura 3.10. O emissor envia o feixe de luz 
que é refletido em refletor e retorna ao receptor. Quando o objeto 
intercepta esse feixe, o sensor comuta. A distância máxima é de até 
2.000 mm (2m). O tamanho do refletor está diretamente relacionado 
com a distância de detecção. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.10 − (a) Funcionamento; (b) Aplicações; (c) Simbologia. 
 
, 
 
 
45 
 
 Sensor por reflexão difusa (Diffuse Sensor): segundo Roggia e Fuentes 
(2016, p. 26), o corpo desse sensor é dotado do elemento emissor e 
receptor. O emissor emite um feixe de luz infravermelho modulado, 
Figura 3.11. O objeto detectado reflete uma parte do feixe, ativando o 
receptor, e assim, comutando a saída. A distância máxima é de 600 mm 
(0,6 m). A distância de detecção está diretamente relacionada com o 
tipo de superfície do objeto detectado. Pode-se encontrar na tecnologia 
com fibra óptica. 
 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.11 − (a) Funcionamento; (b) Aplicações; (c) Simbologia. 
 
 Sensor de barreira (Through Beam Sensors): segundo Roggia e Fuentes 
(2016, p. 27), o emissor e o receptor são duas peças distintas. O emissor 
envia o feixe de luz ao receptor, e quando interrompido, o sensor 
comuta (Figura 3.12). Para se obter a detecção perfeita, o objeto deve 
ser mais largo que o feixe de luz. A distância máxima é de 6.000 mm (6 
m). Como o sensor de reflexão difusa, esse sensor é encontrada na 
tecnologia de fibra óptica. 
, 
 
 
46 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.12 − (a) Funcionamento; (b) Aplicações; (c) Simbologia. 
 
3.2 Sensores de Pressão 
Nestes sensores, a armadura móvel, ao sofrer uma variação de pressão, 
altera o valor da capacitância, a qual está associada à distância física entre o 
diafragma e a parte fixa. Isso pode ser medido através de um circuito 
eletrônico, o qual gera um sinal proporcional à pressão aplicada (ROGGIA; 
FUENTES, 2016). 
 
Estes sensores são para analisar a pressurização do sistema ou do dispositivo que 
gostaria de movimentar, e assim controlar posicionamento e força aplicada nos 
sistemas. 
A Figura 3.13(a) mostra os detalhes construtivos de um sensor de pressão capacitivo. 
Na Figura 3.13(b), mostra-se o detalhe de um diafragma sensor, que é composto por 
um eletrodo fixo (2), disposto entre uma camada fina e flexível de material dielétrico 
acima (1) e uma camada rígida de material dielétrico abaixo (3). O eletrodo possui em 
sua superfície cavidades uniformes (4), cuja função é fazer com que a camada flexível 
se deforme para seu interior quando submetida a uma determinada pressão. 
 
, 
 
 
47 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.13 − (a) Estrutura; (b) Funcionamento e (c) Simbologia. 
 
Segundo Thomazini e De Albuquerque (2011), o tubo de Bourdon consiste em traduzir 
a pressão do fluido em um deslocamento a fim de fornecer um sinal elétrico 
proporcional à pressão. O tubo de Bourdon, conforme a Figura 3.14, é formado por um 
tubo metálico de seção transversal elíptica, tendo uma de suas extremidades em 
contato com a fonte medida. Existe também o sensor secundário para a conversão de 
unidades como o sensor do tipo transformador diferencial (LVDT) para verificar a 
posição e, assim, verificar sua corrente ou tensão. É importante lembrar que esse 
sensor é conhecido como manômetro. Dependendo do modelo, é utilizada glicerina 
para evitartrepidações. 
, 
 
 
48 
 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.14 − Sensor de pressão com tubo de Bourdon em forma de “C” e LVDT. 
 
Na Figura 3.15, estão expostas aplicações e locais em que são utilizados os sensores de 
pressão em sistemas de automação industrial. Conforme explicado anteriormente, os 
sistemas são verificados através dos displays, assim categorizando se o sistema está 
com a pressão acima ou abaixo do nominal. A figura abaixo ilustra a coloração e 
localização adequada. 
 
, 
 
 
49 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.15 − Aplicações dos sensores de pressão. 
 
3.3 Sensores de Vazão 
Os sensores de fluxo funcionam de acordo com o princípio de medição de fluxo 
térmico. Internamente, possuem resistores de lâmina de platina dispostos em paralelo 
no sentido do escoamento do fluxo, conforme a Figura 3.16. 
, 
 
 
50 
 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.16 − Funcionamento do medidor de vazão/ fluxo. 
 
Na Figura 3.16, o resistor aquecido 3 é cercado pelo fluido, e dessa maneira, 
arrefecido. Um controlador 5 garante que essa temperatura seja mantida constante. O 
resistor 2 funciona como referência para se determinar a temperatura do fluido. 
Conforme a velocidade do fluxo aumenta, a corrente 4 também aumenta, elevando a 
temperatura do resistor. 
Existe outro modelo de sensor conhecido como rotâmetro, conforme Figura 3.17. Ele é 
constituído de uma seção de tubo colocado verticalmente na tubulação, e de um corpo 
flutuador (boia), também chamado de peão, que se move verticalmente no tubo 
cônico. O flutuador pode ter o perfil de vários modos e tem um diâmetro um pouco 
menor que o diâmetro mínimo do tubo. No corpo do transdutor, pode-se encontrar o 
visor com a unidade litro por minuto (lpm) ou galão por minuto (gpm). (THOMAZINI; 
DE ALBUQUERQUE, 2011) 
, 
 
 
51 
 
 
Fonte: Thomazini e De Albuquerque (2011). 
Figura 3.17 – Rotâmetro. 
 
A diferença de temperatura entre os dois resistores resulta no valor de vazão do fluido. 
Na Figura 3.18, pode ser vista a aplicação do sensor no ambiente industrial. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
Figura 3.18 − Aplicações de sensores de vazão. 
, 
 
 
52 
 
 
As indicações acima são os pontos onde o fluido passará, assim objetivando na 
unidade desejada pelo projetista facilitar a visualização do fluxo do sistema. Nesses 
dispositivos, há botões que podem configurar, semelhante ao sensor de pressão, o 
valor nominal de vazão. Além disso, há os valores na unidade desejada, conforme o 
Sistema Internacional de Unidades (S.I.). 
 
3.4 Sensores Resistivos ou Potenciométricos 
O sensor de deslocamento linear ou angular pode ser determinado através da variação 
da resistência de um potenciômetro, como afirmam Roggia e Fuentes (2016), 
conforme a configuração de sensor mostrado nas Figuras 3.19(a) e 3.19(b). A Figura 
3.19(b) mostra o símbolo representativo dos potenciômetros apresentados. 
 
Figura 3.19 − Sensores potenciométricos linear (a) e angular (b). 
 
Existem aplicações e modelos como o tacogerador e transdutor estroboscópico. 
Conforme Moraes e Castrucci(2017), a velocidade angular pode ser medida usando-se 
lâmpadas estroboscópicas; assim, elas piscam a uma frequência ajustável constante. 
Um exemplo de sensores para verificar a rotação via tacogeradores pode ser 
encontrado na Figura 3.20. 
, 
 
 
53 
 
 
Fonte: Moraes e Castrucci (2017). 
Figura 3.20 − Funcionamento do potenciômetro síncrono (tacogerador). 
 
O funcionamento é baseado na rotação do motor, onde o transdutor é conectado no 
eixo do motor, possibilitando a visualização da unidade de medida dada em rotação 
por minuto (rpm). 
 
3.5 Sensores de Temperatura 
Os termopares se baseiam na propriedade de que dois metais diferentes unidos em 
uma junção, chamada de junta quente ou de medição (JM), geram uma força 
eletromotriz (tensão) de alguns milivolts na outra extremidade, chamada de junta fria 
ou de referência (JR), quando submetida a uma temperatura diferente da primeira 
junção (ROGGIA; FUENTES, 2016), como mostrado na Figura 3.21. 
, 
 
 
54 
 
 
Figura 3.21 − Princípio de funcionamento do termopar. 
 
A Tabela 3.5 apresenta os modelos e suas principais características funcionais para 
determinar as diferenças entre elas e adequação que é necessária ao sistema. 
 
Tabela 3.5 − Tipos de sensores e suas características. 
 
Fonte: Autoria Própria. 
, 
 
 
55 
 
Existem combinações de metais para obter termopares com características distintas, 
conforme visto na tabela anterior. Cada tipo de termopar corresponde a uma aplicação 
que envolve o ambiente e a faixa de temperatura em que será utilizado. A Figura 3.22 
mostra curvas da relação entre força eletromotriz (FEM) e temperatura, com a junta 
de referência do termopar mantida a 0 ⁰C. 
 
Fonte: Roggia e Fuentes (2016). 
Figura 3.22 – Tensão (Força Eletromotriz) x Temperatura. 
 
Conclusão 
Neste bloco, foram apresentados diversos modelos de sensores, por exemplo, 
sensores indutivos, capacitivos, magnéticos, ópticos, ultrassônicos e potenciométricos. 
Foram estudados seus princípios de funcionamento e suas simbologias. É de grande 
importância o conhecimento das particularidades de cada sensor, bem como os tipos 
de materiais de que são feitos e o que conseguem detectar para que o engenheiro ou 
o projetista não tenham dúvidas na hora da escolha. Por fim, sensores são empregados 
para medição de grandezas como pressão, temperatura, nível e vazão. 
 
REFERÊNCIAS 
CAMARGO, V. L. A. Elementos de automação. São Paulo: Érica, 2014. 
, 
 
 
56 
 
CAPELLI, A. Automação industrial: controle do movimento e processos contínuos. 3. 
ed. São Paulo: Érica, 2013. 
MORAES, C. C.; CASTRUCCI P. L. Engenharia de automação industrial. 2. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2017. 
NATALE, F. Automação industrial. 10. ed. São Paulo: Érica, 2008. 
ROGGIA, L.; FUENTES, R. C. Automação industrial. Santa Maria – RS: Colégio Técnico 
Industrial. UFSM, 2016. Disponível em: 
<http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/18451/materia
l/arte_automacao_industrial.pdf>. Acesso em: nov. 2019. 
THOMAZINI, D.; DE ALBUQUERQUE, P. U. B. Sensores industriais: fundamentos e 
aplicações. 8. ed. rev. e atual. São Paulo: Érica, 2011. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/18451/material/arte_automacao_industrial.pdf
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/18451/material/arte_automacao_industrial.pdf
, 
 
 
57 
 
 
4 SISTEMAS SUPERVISÓRIOS 
Apresentação 
Neste bloco, você aprenderá sobre a tecnologia de supervisão em sistemas de 
automação industrial. As tecnologias a serem implementadas exigem o conhecimento 
da planta e dos dispositivos que estão conectados ao controlador, assim possibilitando 
a construção do desenho que será utilizado na interface entre o usuário (operador) e a 
máquina, conhecida também como IHM (Interface Homem-Máquina). Além disso, 
você conhecerá as principais ferramentas e terá noções para desenvolver um projeto. 
 
4.1 Visão geral do sistema supervisório na indústria 
Nos processos industriais, de forma geral, existe a necessidade de 
centralizar as informações [...] Um sistema de supervisão é responsável pela 
verificação das variáveis de controle do sistema, com o principal objetivo de 
fornecer suporte ao operador para controlar ou monitorar um processo 
automatizado mais rapidamente, permitindo a leitura das variáveis em 
tempo real e o gerenciamento do processo. 
O sistema de supervisão, também conhecido como SCADA (Supervisory 
Control and Data Acquisition), coleta dados do processo através de 
determinados dispositivos industriais, principalmente controladores lógicos 
programáveis (CLP), [...] e os apresenta ao operador de várias maneiras. Os 
dados são capturados tanto em locais próximos, quanto locais distantes 
geograficamente(ROGGIA; FUENTES, 2016, p. 59). 
Com a evolução da tecnologia, aos computadores foi atribuído o papel de gestão na 
aquisição e tratamento de dados, permitindo sua visualização em um monitor e a 
geração de funções de controle complexas, cobrindo um mercado cada vez mais amplo 
(ROGGIA; FUENTES, 2016). 
As telas de visão geral de processo apresentam ao operador uma visão ampla de um 
processo ou planta. Nessas telas, são apresentados os dados mais significativos à 
operação, bem como os objetos que representam o processo, por exemplo, sensores e 
atuadores. Esses dados devem resumir os principais parâmetros a serem monitorados 
, 
 
 
58 
 
(e/ou controlados). A Figura 4.1 mostra um exemplo de tela de visão geral (ROGGIA; 
FUENTES, 2016). 
 
Figura 4.1 − Exemplo de tela de um supervisório. 
 
Como afirmam Roggia e Fuentes (2016, p. 60), as principais características que um 
sistema de supervisão deve possuir são: 
 Interface amigável para o operador, ou seja, assegurar facilidade de 
visualização gráfica e de operação do sistema [...]; 
 Automatização da geração de relatórios, com o controle estatístico 
do sistema. Esses relatórios podem ser impressos, salvos em arquivos ou 
enviados por e-mail; 
 Histórico de tendências para acompanhamento das variáveis 
controladas em forma de gráficos ou tabelas; 
 Facilidade para interação com outros softwares; 
 Acesso a banco de dados; 
 Acesso de forma compartilhada e remota; 
 Conexão entre redes e/ou por meio de modem ou hub; 
 Gerenciamento das condições de alarme, que são mensagens de 
sistema definidas pelo usuário ou desenvolvedor para alertar o operador 
sobre alguma situação específica. (ROGGIA; FUENTES, 2016, p. 60) 
 
Na indústria, atualmente, os sistemas de supervisão estão se tornando cada vez mais 
complexos. 
, 
 
 
59 
 
É importante garantir que as informações de um processo estejam seguras e 
disponíveis quando necessário, independentemente de sua localização. 
Assim, é fundamental desenvolver mecanismos de acessibilidade, segurança 
e tolerância a falhas para gerenciar de forma mais segura o sistema de 
supervisão. (ROGGIA; FUENTES, 2016, p. 61) 
 
Isso evita o mal uso de operadores, que necessitariam de treinamentos e orientações 
sobre o processo. 
 
4.2 Elementos de sistema supervisório 
Os sistemas de supervisão são configuráveis, destinados para controlar, fazer aquisição 
de dados dos sensores e a própria supervisão. Devido à facilidade e o custo são 
populares nas indústrias. 
O hardware pode ser um simples computador, assim facilitando e otimizando os custos 
com os dispositivos (NATALE, 2008). No caso do chão fabril, ele necessita de 
velocidade no processamento dos dados e dos sinais que são recebidos; para isso, é 
preciso dispositivos e sistemas dedicados que serão apresentados mais adiante. Para 
um breve conhecimento, os elementos são SCADA, IHM, CLPs, sensores e atuadores. 
O funcionamento adequado, mesmo em um computador, deve utilizar software para o 
desenvolvimento da interface dos supervisórios e realização do controle. Um exemplo 
de arquitetura completa do supervisório é encontrado na Figura 4.2. 
 
Figura 4.2 − Exemplo de aplicação SCADA. 
, 
 
 
60 
 
 
Na maioria dos processos industriais, inclusive nos processos de supervisão existentes, 
há dois tipos básicos de variáveis: 
 Digitais: quando as variáveis são interpretadas por apenas dois estados 
discretos, ou seja, ligado ou desligado. Exemplo: motor acionado ou não; 
lâmpada acesa ou apagada; motor em falha ou em funcionamento etc. 
 Analógicas: quando as variáveis atingem uma determinada faixa estabelecida. 
Exemplo: fluxo de ar em uma tubulação pneumática; temperatura do forno; 
corrente do motor. 
 
Por outro lado, os sistemas supervisórios podem ser considerados pela complexidade, 
robustez e número de entradas e saídas que serão monitoradas. 
 
4.3 IHM (Interface Homem-Máquina) / HMI (Human-Machine Interface) 
Conforme dito anteriormente, são comumente utilizados em automação no chão de 
fábrica. Uma característica desse ambiente é a agressividade devido a construções 
robustas, resistentes à umidade, temperatura e poeiras. Esses atributos são de acordo 
com o IP (grau de proteção). 
Algumas IHMs modernas têm incorporadas quantidades maiores de entradas e saídas. 
Além disso, têm processadores que podem controlar localmente algum processo com 
alta prioridade(CAMARGO, 2014). Clique no link para visualizar alguns modelos de 
IHMs.<https://new.siemens.com/br/pt/produtos/automacao/simatic-
hmi/paineis/paineis-basicos.html> 
A localização desse dispositivo está próxima às máquinas ou no setor de 
gerenciamento e supervisão. É importante lembrar que a principal função é traduzir os 
sinais vindos dos controladores, CLPs ou DAQ (Data Acquisition), para sinais gráficos 
que sejam transparentes para o operador. A Figura 4.3 mostra o IHM de um CNC 
(Comando Numérico Computadorizado). 
https://new.siemens.com/br/pt/produtos/automacao/simatic-hmi/paineis/paineis-basicos.html
https://new.siemens.com/br/pt/produtos/automacao/simatic-hmi/paineis/paineis-basicos.html
https://new.siemens.com/br/pt/produtos/automacao/simatic-hmi/paineis/paineis-basicos.html
, 
 
 
61 
 
 
Figura 4.3 − IHM do CNC. 
 
Com o CNC, se consegue automatizar fresadoras, tornos, retíficas, centros de 
usinagem, ou seja, qualquer máquina em que se necessita da alternação dos eixos. 
Nas máquinas automatizadas com o emprego de CNC, é fundamental o uso de IHMs 
dedicadas, pois há uma necessidade real de que o operador interaja diretamente nas 
máquinas nas situações seguintes: 
 Referenciamento dos eixos que serão trabalhados; 
 Adaptação de ferramentas; 
 Programação da peça a ser usinada; 
 Verificação da execução do programa enquanto a máquina está 
usinando; 
 Parametrização dos servomotores acionados; 
 Ajuste das velocidades de avanço das ferramentas na peça usinada; 
 Atenção aos alarmes. 
 
Uma IHM é um hardware industrial composto por uma tela de cristal líquido e um 
conjunto de teclas para navegação ou integração de dados que necessita de um 
software proprietário para sua programação. Há inúmeras utilizações e aplicações em 
uma IHM (MORAES; CASTRUCCI, 2017): 
, 
 
 
62 
 
 Visualização de alarmes apresentados por alguma condição inadequada 
do sistema; 
 Visualização de dados dos dispositivos de uma linha de produção; 
 Visualização de dados durante o processo da máquina; 
 Alteração de parâmetros em tempo real do processo; 
 Operação no modo manual de componentes; 
 Modificações de configurações dos equipamentos. 
 
4.4 SCADA 
O sistema denominado SCADA (Aquisição de Dados e Controle do Supervisório, do 
inglês Supervisory Control And Data Acquisition) foi construído, como o próprio nome 
diz, para o controle e supervisão de uma quantidade elevada de variáveis, sendo elas 
de entradas ou saídas (MORAES; CASTRUCCI, 2017). 
Hoje pode interpretar o sistema na indústria formado por IHM, CLP e Redes Industriais, 
que será abordado com mais detalhes mais adiante. Por fim, o conjunto estabelece a 
arquitetura do sistema SCADA. Um exemplo de aplicação pode ser encontrado em 
setores mais robustos, como o automobilístico, visto na Figura 4.4. 
 
Figura 4.4 − Aplicação no setor automobilístico. 
 
O principal motivo dessa arquitetura era substituir os sistemas chamados de SDCD 
(Sistemas Digitais de Controle Distribuído), devido ao custo ser elevado nesses 
, 
 
 
63 
 
ambientes. Hoje o SCADA tomou proporções elevadas nas indústrias, se 
popularizando. 
Além de a interface ser amigável para os operadores e supervisores, um benefício real 
gerado por essa estrutura é o fato de a IHM ser independente dos demais dispositivos 
(MORAES, 2017). Dependendo do modelo, pode se ter o controlador integrado, 
conforme foi dito anteriormente. Esse sistema utiliza doismodelos de comunicação: 
 Comunicação por polling (Mestre/ Escravo): esta comunicação tem controle 
absoluto de todos os dispositivos, efetuando continuamente a leitura de dados. Existe 
uma limitação física do número de componentes conectados a cada CLP. É usual no 
ambiente industrial; 
 Comunicação por interrupção (Produtor/ Consumidor): neste modelo, a 
estação é remota e monitora os valores de entradas e saídas quando necessária ou é 
gerada alguma interrupção, assim comunicando a estação central; 
 Comunicação via internet: esta comunicação é a mais atual devido à indústria 
4.0. O recurso de comunicação é a própria internet, facilitando os usuários a verificar a 
situação em tempo real, ou seja, em qualquer lugar. 
 
4.5 Ferramentas e principais softwares 
Para construir ou desenvolver uma tela, são necessárias algumas etapas: 
 Entendimento do processo; 
 Variáveis de entradas e saídas que serão supervisionadas; 
 Base de dados para não ultrapassar o processamento dos dados; 
 Alarmes; 
 Planejamento da navegação entre as telas; 
 Design das telas; 
 Gráficos; 
 Segurança nos acessos; 
 Padrão industrial. 
 
Após determinado o fluxo do desenvolvimento, é interessante entender a plataforma 
de desenvolvimento que será utilizada para o projeto. Nesta seção, serão 
, 
 
 
64 
 
apresentadas algumas das empresas que são pioneiras no ramo, como Siemens, 
Mitsubishi, Rockwell, entre outros: 
 Factorytalk View SE (Empresa Rockwell): ambiente de desenvolvimento e 
integração de sistemas desenvolvido pela empresa de automação Rockwell. Visualize 
no link.< https://i.ytimg.com/vi/zVetrQRrNs0/maxresdefault.jpg> 
 
 Tia Portal (Empresa Siemens): semelhante ao sistema da empresa Rockwell, a 
Siemens apresenta o Tia Portal para o desenvolvimento da interface SCADA com a 
integração dos sistemas de forma amigável, conforme a imagem do link < 
https://a2esystems.com/images/industrial-software/siemens-winCC.jpg> 
 
 SCADABR: interface de desenvolvimento aberto (Open Source), importante 
para verificar a compatibilidade. Este sistema é interessante, pois pode ser utilizado 
com OPEN PLC e Arduino. A interface pode ser vista no link.< 
https://automacoes.files.wordpress.com/2011/09/5ac6a-figura1.png?w=513> 
 
Conclusão 
O tema deste bloco foi apresentar o sistema supervisório. Foram apresentadas 
tecnologias, arquiteturas e interfaces para o desenvolvimento desse sistema, 
lembrando que existem elementos essenciais para que funcione adequadamente. São 
de grande importância os modelos de IHM e SCADA que serão utilizados para cada 
aplicação, além da comunicação por polling, por interrupção e por internet. Portanto, 
o estudo da estrutura e dos elementos é relevante para desenvolver e aplicar na 
interfaces de desenvolvimento apresentadas, como a Factory Talk, Tia Portal e 
SCADABR. 
 
REFERÊNCIAS 
CAMARGO, V. L. A. Elementos de automação. 1. ed. São Paulo: Érica, 2014. 
MORAES, C. C.; CASTRUCCI P. L. Engenharia de automação industrial. 2. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2017. 
https://i.ytimg.com/vi/zVetrQRrNs0/maxresdefault.jpg
https://i.ytimg.com/vi/zVetrQRrNs0/maxresdefault.jpg
https://a2esystems.com/images/industrial-software/siemens-winCC.jpg
https://a2esystems.com/images/industrial-software/siemens-winCC.jpg
https://automacoes.files.wordpress.com/2011/09/5ac6a-figura1.png?w=513
https://automacoes.files.wordpress.com/2011/09/5ac6a-figura1.png?w=513
, 
 
 
65 
 
NATALE, F. Automação industrial. 10. ed. São Paulo: Érica, 2008. 
ROGGIA, L.; FUENTES, R. C. Automação industrial. Santa Maria – RS: Colégio Técnico 
Industrial. UFSM, 2016. Disponível em: 
<http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/18451/materia
l/arte_automacao_industrial.pdf>. Acesso em: nov. 2019. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/18451/material/arte_automacao_industrial.pdf
http://professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/18451/material/arte_automacao_industrial.pdf
, 
 
 
66 
 
 
5 REDES INDUSTRIAIS 
Apresentação 
Neste bloco, serão apresentados para você os sistemas de redes industriais. Devido ao 
avanço tecnológico e a revolução industrial, essa tecnologia facilitou a comunicação 
entre as máquinas e os dispositivos encontrados no chão de fábrica. Possibilitou a 
diminuição de cabos, facilidade na manutenção, flexibilidade na configuração da rede 
e, consequentemente, diagnóstico rápido dos dispositivos. Também serão 
apresentadas as principais tecnologias encontradas no ambiente fabril. 
 
5.1 O princípio das redes industriais na automação 
As redes digitais e os sistemas abertos permitem que se adquiram informações dos 
mais diversos tipos e finalidades de uma planta industrial, sendo interoperáveis. Com a 
tecnologia Fieldbus (Foundation Fieldbus, Profibus, Profinet, HART, DeviceNet, Asi etc.) 
pode-se transformar bits e bytes e obter também ganhos qualitativos do sistema. Não 
basta apenas pensar em barramento de campo, deve-se atentar aos benefícios gerais 
que o sistema de automação e controle possa proporcionar (NATALE, 2008). 
A flexibilidade e a capacidade de expansão da arquitetura do sistema aberto 
e digital é capaz de reconfigurações e expansões para atender a novas 
adaptações de processo sem altos reinvestimentos. Tecnologias modernas 
possibilitam respostas rápidas às alterações nas circunstâncias do mercado 
(MORAES; CASTRUCCI, 2017). 
 
A vantagem que se encontra nas redes industriais é a organização dos cabeamentos 
dos dispositivos, facilitando as identificações dos dispositivos conectados ao processo. 
A Figura 5.1 mostra o motivo de terem desenvolvido essa tecnologia. 
, 
 
 
67 
 
 
Figura 5.1 − Exemplo de rede mal dimensionada. 
 
A Figura 5.2 é um exemplo de projeto de redes industriais com os cabeamentos entre 
os dispositivos e os modelos que são adequados à rede. 
 
Figura 5.2 − Exemplo de projeto de rede industrial. 
 
Na área de automação industrial, há uma hierarquia bem estruturada, que pode ser 
dividida em cinco níveis. Na Figura 5.3, esses níveis estão apresentados:de um lado, as 
suas funções;de outro, modelos de redes que fazem a comunicação entre os níveis. 
 
, 
 
 
68 
 
 
Fonte: adaptado de Moraes e Castrucci (2017). 
Figura 5.3 − Pirâmide da Automação. 
, 
 
 
69 
 
 
Na pirâmide, cada protocolo está ligado ao nível em que é utilizado. Pode-se observar 
que a Ethernet vem crescendo sua aplicação em todos os níveis da automação. 
 
5.2 Topologia da rede 
A topologia de rede é o modelo para que os instrumentos e as máquinas se 
comuniquem e façam a troca de dados, conforme a necessidade do processo. As 
conexões são representadas pelo layout e os meios físicos dos dispositivos, chamados 
de nós. O importante é lembrar que existem duas categorias de topologias (MORAES; 
CASTRUCCI, 2017; NATALE, 2008): 
 Topologia Física: seria o modelo físico ou o cabo que faz a troca de dados entre 
os dispositivos compatíveis ao protocolo selecionado pelo desenvolvedor ou projetista; 
 Topologia Lógica: refere-se à maneira como os sinais agem sobre os meios de 
rede, ou a maneira como os dados são transmitidos. São, normalmente, especificados 
pelo método e protocolos. Os dispositivos comuns para esse controle são os 
roteadores e switches. 
Outra característica da rede são as topologias básicas, conforme a Figura 5.4. 
 
Figura 5.4 − Topologia básica de rede. 
, 
 
 
70 
 
 
Como pode ser visto na Figura 5.4, existem as seguintes topologias: 
 Peer-to-Peer (Ponto a Ponto) ou Linear: são conexões diretas, sem a 
necessidade de um servidor ou um roteador para comunicação entre dispositivos. Na 
indústria, é comum para diagnósticos de falhas ou desenvolvimento de novos códigos/ 
algoritmos; 
 Barramento (Bus): os dispositivos são conectados por um barramento físico de 
dados. Essa estrutura exige os terminadores