Apostila-automacao

NSTALAÇÃO DE ISTEMAS
NDUSTRIAIS
Curso Técnico em Eletrônica 3° módulo
Automação com CLP’s
Baseado no CLP KEYLOGIX KL640
PROFº Jonatas Xavier

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Índice
Introdução
Sistemas Automatizados
Conceito de Sistema
Sistemas Dinâmicos
Elementos de um Sistema Automatizado
Arquitetura da Automação Industrial
Modelagem de Sistemas Automatizados
Sensoriamento
Características Importantes
Sensores de Contato Mecânico
Sensores de Proximidade
Sensores Indutivos
Sensores Capacitivos
Sensores Ultra-sônicos
Sensores Ópticos
Encoders
Interfaceamento de Sensores Discretos com os CLP’s
Consideração para Instalação de Sensores
Aplicação de Sensores
CLP – Controladores Lógicos Programáveis
Arquitetura de um CLP
Princípio de Funcionamento
Especificação de Controladores Lógicos Programáveis
Introdução às Linguagens de Programação
CLP Keylogix KL640
Alimentação
Endereçamento de Variáveis de E / S
Entradas
Saídas
Comunicação com PC
Endereçamento das Variáveis
Linguagem de Diagrama de Contatos (LADDER)
Instruções e Comandos da Linguagem Ladder
Endereçamento
Regras Elementares
Álgebra de Boole
Implementação de Projetos de Sistemas Combinacionais
Resolução de Projetos de Sistemas Automáticos
Modelamento de Sistemas Automáticos
Desenvolvimento de Sistemas Combinacionais
Exemplo de Projeto de Sistema Combinacional

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Blocos de funções Especiais
Temporizadores
Contadores
Instruções de Comparação
Operações Matemáticas
Implementação de Projetos de Sistemas Seqüenciais
GRAFCET
Descrição do Grafcet
Estruturas de GRAFCET
Exemplos de GRAFCET
Conversão GRAFCET - LADDER
Software KEYPROGRAM v3.1
Área de Trabalho do KEYPROGRAM
Transferindo um Projeto para o CLP
Barra de Menus
Barra de Ferramentas
Barra de Ferramentas – Linguagem LADDER
Sistemas de Supervisão
IHM
SCADA
IHM incorporada ao CLP KeyLogix KL640
Bibliografia

Introdução
A palavra automação (Automation) surgiu motivada pelo marketing da industria de
equipamentos na década de 60. Originalmente buscava enfatizar a participação do
computador no controle automático industrial.
Hoje se entende por automação qualquer sistema em que se utilizem meios
computacionais para realização de trabalho humano em favor da segurança de pessoas,
qualidade dos produtos, redução de custos e aumento da produtividade. È comum pensar que
a automação resulte apenas da necessidade de redução de custos. Isso não é verdade: ela
decorre mais de necessidades como maior nível de qualidade expressa por especificações
como tolerância, menores perdas de material e energia, mais disponibilidade da qualidade da
informação sobre o processo e, sobre tudo, melhor planejamento e controle da produção.
A automação envolve a implantação de sistemas interligados e assistidos por redes de
comunicação interligando elementos de controle, sistemas supervisórios, IHMs (interfaces
homem máquinas) possibilitando aos operadores facilidades em detecção de falhas que
eventualmente venham a ocorrer.
O desenvolvimento de circuitos integrados possibilitou a produção em larga escala e
baixo custo de microprocessadores dedicados conhecidos como microcontroladores
proporcionou profundas modificações conceituais no acionamento e controle de sistemas
mecânicos integrando três áreas de conhecimento: Eletrônica, Computação e Mecânica.
Tenho, portanto, e esse é uma visão minha como profissional da área, que a melhor
definição de Automação é a utilização de recursos computacionais e eletrônicos empregados
no controle de sistemas mecânicos tendo como melhor característica a programabilidade, o
que confere a um sistema a capacidade de se adaptar a obtenção dos mais variados objetivos
(como, por exemplo, a produção de vários tipos de automóveis com uma única linha de
produção).

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I - Sistemas Automatizados
O estudo no campo da automação requer o estabelecimento de alguns conceitos.
Conceito de Sistema
O conceito de sistema pode ser explanado nomes importantes no campo do
desenvolvimento de sistemas automatizados:
Castucci (1981) e David e Alla (1992): Um sistema é qualquer coleção de interação de
elementos que funciona para alcançar um objetivo comum.
DeMarco (1979): Um sistema seria um conjunto complexo de coisas diversas que,
ordenadamente relacionadas entre si, contribuem para determinado objetivo ou
propósito.
Gane e Sarson (1979): Um sistema é um conjunto de elementos dinamicamente
relacionados entre si que desempenham uma atividade para atingir um objetivo,
operando sobre entradas (informação, energia ou matéria) e fornecendo saídas
processadas (informação, energia ou matéria).
Sistemas Dinâmicos
A palavra “dinâmico” refere-se originalmente a mecânica newtoniana: forças aplicadas
a massas geram acelerações que definem o movimento dos corpos no espaço; tais
fenômenos são regidos matematicamente por equações diferenciais em que o tempo é a
variável independente. Por analogia, estende-se o termo “dinâmico” a todos os
fenômenos térmicos, químicos, fisiológicos, ecológicos, etc. São Sistemas Acionados pelo
Tempo.
Nas últimas décadas surgiram inúmeros sistemas artificiais que não se podem
descrever por meio de equações diferenciais: são os sistemas de chaveamento manual ou
automático, as manufaturas, os computadores, etc. Sua estrutura impõe regras lógicas de
causa e efeito e são conhecidos como Sistemas Acionados por Eventos podendo ser ainda:
Determinístico (ocorrem com periodicidade exata) ou Estocástico (comportamentos aleatórios,
imprevistos).
Em resumo, têm-se duas grandes classes de sistemas:
Acionados por Descritos por Nomes
Equações diferenciais (variável tempo) Contínuos no tempo
Tempo
Equações diferenciais (variável tempo) Discretos no tempo
Eventos
Álgebra de Boole, autômatos finitos, redes de
Pétri, programas computacionais
A eventos discretos

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Classificação Geral dos Sistemas
Os sistemas de maior interesse em Automação são os “acionados por eventos”.
Elementos de um Sistema Automatizado
A complexidade crescente dos sistemas automatizados implica grande dificuldade por
parte do usuário na definição clara, concisa e sem ambigüidade nas especificações funcionais
associadas a esses sistemas.
Com o objetivo de padronizar a linguagem na descrição dos sistemas automatizados,
uma norma internacional - IEC 61131-3, estabelecida pelo International Electrotechnical
Comission, instituiu uma nomenclatura internacional para sistemas automáticos.
Essa nomenclatura divide um sistema automatizado em duas partes distintas:
PO – Parte Operativa: corresponde a execução de trabalho efetivo. Constitui-se por
atuadores pneumáticos e hidráulicos, motores, válvulas, lâmpadas, etc.
PC – Parte Comando: corresponde ao controle do processo, recebe informações
vindas do operador ou do próprio processo a ser controlado e emiti as informações que
comandam as ações da parte operativa. Constitui-se por CLPs, computadores, placas
eletrônicas de sistemas embarcados, painel de relés, etc.
Estáticos Dinâmicos
Sistemas
Linares
Híbridos
Não-lineares
Híbridos
Determinísticos Estocáticos
Contínuos
no Tempo
Discretos
no Tempo
Acionados
pelo Tempo
Acionados
por Eventos
Híbridos
Híbridos

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Sistema Automatizado
Para cada processo a ser automatizado é necessário escolher, dentre as diferentes
tecnologias de comando disponíveis, as mais adequadas e as que melhor se adaptam ao
processo.
De uma forma geral, os sistemas de automação se constituem dos seguintes
elementos:
Elementos de Ordem: São os dispositivos que permitem que o operador especifique
um parâmetro ou comande as operações do processo. São geralmente: chaves e
botoeiras.
Elemento Controlador: É o responsável por executar todo o processamento de
informações e controlar a ações executadas. Para tanto, recebe sinais em suas
entradas (provenientes de elementos de ordem ou de sensores) e geram sinais de
controle em suas saídas que controlarão os atuadores. Podem ser empregados como
elementos controladores: CLPs, computadores, painéis de relés, placas eletrônicas,
etc.
Elementos Atuadores: São dispositivos que modificam uma variável controlada, os
responsáveis por realizar a transformação de energia elétrica em outro tipo de energia
que realize trabalho mecânico. Os elementos atuadores são controlados pelo elemento
controlador e podem ser: motores elétricos, válvulas, lâmpadas, indicadores sonoros,
atuadores pneumáticos e hidráulicos, etc.
Elementos Sensores: Dispositivos sensíveis a alguma forma de energia do ambiente
(luminoso, térmica, cinética, etc) relacionando informações sobre uma grandeza que
precisa ser medida, como: temperatura, pressão, vazão, velocidade, posição,
aceleração, etc. Os elementos sensores enviam informações inerentes ao processo e
ao meio ao controlador. Os sistemas que se utilizam de elementos sensores são
chamados de Sistemas em Malha Fechada enquanto os que não utilizam esses
elementos são chamados Sistemas em Malha Aberta.
Os Sistemas Dinâmicos Automatizados por Acionamento a Eventos podem ser
classificados ainda como:
Automatismos Combinatórios, em que os estados das saídas dependem unicamente de
combinações entre as entradas.
Automatismos Seqüenciais, em que os estados das saídas dependem, além de
combinações das entradas, dos seus estados anteriores.
Sensores
CONTROLADOR AtuadoresOrdens
Objeto de
Controle
Ordens de
Comando
Retorno de
Informações
Ordens do
Operador

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Arquitetura da Automação Industrial
Em uma planta industrial existem diferentes níveis de automação que podem ser
expressos pela seguinte pirâmide:
Pirâmide de Automação
Níveis da Pirâmide:
Nível 1: É o que chamamos de chão-de-fábrica onde estão as máquinas , dispositivos e
componentes.
Nível 2: Nível onde se encontram os equipamentos que executam o controle das
atividades do nível 1 e alguns supervisórios locais.
Nível 3: Permite o controle do processo produtivo da planta, constituída por bancos de
das com informações dos índices de qualidade, relatórios e estatística.
Nível 4: Responsável pela programação e planejamento da produção, realizando o
controle e a logística dos suprimentos.
Nível 5: Gerenciamento de todo o sistema e administração dos recursos da empresa,
gestão de vendas e gestão financeira.
Modelagem de Sistemas Automatizados
A modelagem de um sistema pode ser definida como a representação de um objeto,
sistema ou idéia em uma forma diferente da entidade propriamente dita. Modelo é a
representação de alguma coisa, de forma simplificada com o propósito de estudá-la.
Uma linguagem para a modelagem de sistemas é o meio pelo qual se expressam
modelos, tendo como objetivo a descrição de sistemas.
Nível 1: Dispositivos de Campo: Sensores e
Atuadores
Sensores digitais e analógicos
Nível 2: Controle
CLP, PC, CNC, SDCD
Nível 3: Supervisão
PC, IHM
Nível 4: Gerenciamento
da Planta
Workstation
Nível 5: Gerenciamento
Coorporativo
Mainframe

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A maneira mais direta de representar formalmente um sistema controlável é mapear o
seu comportamento. Focando nossas intenções em Sistemas Dinâmicos Automatizados por
Acionamento a Eventos temos como principais modelagens:
Álgebra de Boole;
Autômatos Finitos;
Redes de Petri;
Diagramas Trajeto-passo;
GRAFCET.
Exercícios Propostos
E1.1 – Por que a automação industrial é importante nos dias de hoje? Quais seriam as razões
para a sua utilização nas empresas de manufatura?
E1.2 – Descreva com suas próprias palavras os níveis e as atividades principais da pirâmide
de automação.
E1.3 – Defina Malha Aberta e Malha Fechada. Exemplifique os três casos.
E1.4 – Descreva o elementos constituintes de um sistema automatizado geral.
E1.5 – Um sistema transportador é constituído por três esteiras motorizadas com chaves fim
de curso, nove sensores de proximidade, chaves liga-desliga e sinalizadores. São utilizados
um controlador programável e uma interface homem-máquina. Estabeleça uma relação de
todos os componentes e suas funções identificando quais as classes de cada elemento.

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II - Sensoriamento
Sensores são dispositivos amplamente utilizados em automação industrial que
transformam variáveis físicas, como posição, velocidade, temperatura, nível, pH, etc, em
variáveis convenientes: tensão ou corrente.
Há sensores em que a amplitude do sinal elétrico de saída reproduz a amplitude do
sinal de entrada: são os Sensores de Medição ou Transdutores e sua saída pode ser digital
ou analógica. Outro tipo de sensor é aquele que identifica eventos, por exemplo, a presença
ou não de um objeto, ou seja, sua saída é do tipo on-off ou binárias. A esses sensores
denominamos Sensores Discretos.
Entre os sensores discretos há duas classes: de contato mecânico e de proximidade.
Características Importantes
Há uma série de características relacionadas aos sensores que devem ser levadas em
consideração na hora da seleção do instrumento mais indicado para uma dada aplicação.
Tipo de Saída
Digital ou binária: a saída do dispositivo é discreta, ou seja, só assume valores “0” ou
“1” lógicos.
Analógica: o transdutor possui uma saída contínua. Neste caso a saída do transdutor é
quase uma réplica da grandeza física de entrada.
Sensibilidade
Sensibilidade (ganho) é a razão entre o sinal de saída e de entrada para um dado
sensor ou transdutor. No caso de sensores analógicos, a sensibilidade está ligada à relação
entre uma variação na grandeza em questão e a verificação na medida fornecida pelo
instrumento, ou seja, um sensor muito sensível é aquele que fornece uma variação na saída
para uma pequena variação da grandeza medida.
Exatidão
Consiste no erro da medida realizada por um transdutor em relação a um medidor
padrão.
Precisão
È a característica relativa ao grau de repetibilidade do valor medido por um transdutor.
Linearidade
Esse conceito se aplica a sensores analógicos. É a curva obtida plotando os valores
medidos por um transdutor sob teste contra os valores de um padrão. Se o comportamento do
transdutor ou sensor for ideal, o gráfico obtido é uma reta.
Alcance (Range)
Representa toda a faixa de valores de entrada de um transdutor.
Estabilidade
Está relacionada com a flutuação da saída do sensor. Se a flutuação for muito alta, ou
seja, se o sensor possuir uma baixa estabilidade, a atuação do controlador que utiliza esse
sinal pode ser prejudicada.

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Velocidade de resposta
Trata-se da velocidade com que a medida fornecida pelo sensor alcança o valor ideal
do processo. Em sistemas realimentados o ideal é que o sensor utilizado tenha uma resposta
instantânea, pois uma resposta lenta pode prejudicar a eficiência do sistema de controle e até
impedir que o sistema funcione a contento.
Sensores de Contato Mecânico
É necessária uma força entre o sensor e o objeto para efetuar a detecção. Um exemplo
é a chave fim-de-curso, um dispositivo eletromecânico que consiste em um atuador
mecanicamente ligado a um conjunto de contatos. Quando um objeto entra e contato físico
com o atuador o dispositivo opera os contatos para abrir ou fechar uma conexão elétrica.
Possuem um corpo reforçado, para suportar forças mecânicas decorrentes do contato com os
objetos. Entre eles podemos destacar:
Chaves Eletromecânicas;
Botoeiras;
Fim-de-curso;
Chaves de Nível;
Chaves de Pressão;
Chaves de Temperatura – bimetálicos.
Sensores de Proximidade
Nestes sensores, o objeto é detectado pela proximidade ao sensor. Existem cinco
princípios de funcionamento para sensores discretos “sem contato”.
Indutivo: próprio para materiais metálicos, pois detecta variações de campo
eletromagnético;
Capacitivo: próprio para materiais isolantes, pois detecta variações em campo
eletrostático;
Ultra-sônico: próprio para objetos de grandes proporções, pois usa ondas acústicas e
ecos;
Ópticos: detecta variações de luz infravermelha;
Efeito Hall: detecta alterações de campo magnético.

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Sensores Indutivos
Usados para detectar objetos metálicos, o sensor indutivo
trabalha pelo princípio da indução eletromagnética. Funciona de
maneira similar aos enrolamentos primários e secundários de um
transformador.
O sensor tem um oscilador e uma bobina; juntos produzem
um campo magnético fraco. Quando um objeto entre no campo,
pequenas correntes são induzidas na superfície do objeto.
Por causa da interferência com o campo magnético,
energia é extraída do circuito oscilador do sensor, diminuindo a
amplitude da oscilação e causando uma queda de tensão.
O circuito de detecção do sensor percebe a queda de tensão do circuito do oscilador e
responde mudando o estado do sensor.
Diagrama de um sensor indutivo
O gerador indutivo de campo cria
um campo indutivo na frente do sensor; o
sensor de campo monitora este campo.
Quando uma peça de metal penetra o
campo, o rompimento no campo é detectado
pelo sensor, e a saída muda de estado.
O alcance de detecção destes sensores é determinado pelo tamanho do campo
gerado. Isto significa que quanto maior o alcance desejado, maior deve ser o diâmetro do
sensor.
Detecção de distâncias: O alcance da detecção está relacionado ao tamanho da
bobina do indutor e se a bobina do sensor é blindada ou não-blindada. Neste caso, a
blindagem do sensor é feita por uma faixa de cobre (ver figura a seguir). Isto impede que o
campo se estenda além do diâmetro do sensor, porém reduz a distância de detecção. O
sensor blindado apresenta mais ou menos a metade do alcance de um sensor não-blindado.
Entretanto, isto evita que o sensor detecte o próprio dispositivo ou estrutura em que esteja
montado.
Hysteresis: A histerese significa que um objeto deve estar mais perto de um sensor
para ligá-lo do que para desligá-lo (veja figura abaixo). O sentido e a distância de detecção
são importantes. Se o objeto estiver se movendo em direção ao sensor, deve mover-se para o
ponto mais próximo para ligá-lo. Uma vez ligado (on-point), permanece ligado até que o objeto
se mova para o ponto de liberação (off-ponto). A histerese permite este efeito. O princípio é
usado eliminar a possibilidade de “enganar” o sensor. O sensor está sempre ligado ou
desligado.A histerese é uma característica interna nos sensores de proximidade que ajuda a
estabilizar a detecção de peças. Imagine um frasco movendo-se numa correia transportadora.
A vibração faz com que o frasco balance enquanto se move ao longo da transportadora. Se o

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on-point for o mesmo que o off-point e o frasco balançar enquanto passar pelo sensor, poderia
ser detectado muitas vezes.
Quando a histerese for utilizada, entretanto, o on-point e o off-point ficam em distâncias
diferentes do sensor.
Para ligar o sensor, o objeto deve estar mais próximo do que o on-point. A saída do
sensor permanece “on” até que o objeto se afaste além do off-point, evitando múltiplas leituras
indesejadas.
Sensores Capacitivos
Os sensores capacitivos podem detectar objetos metálicos
e não metálicos assim como produtos dentro de recipientes não
metálicos. Estes sensores são usados geralmente na indústria de
alimento e para verificar os níveis de fluidos e sólidos dentro de
tanques.
Os sensores capacitivos são mais sensíveis à flutuação da
temperatura e da umidade do que o são os sensores indutivos, mas
os sensores capacitivos não são tão precisos quanto os indutivos. A
precisão pode variar de 10 a 15 por cento em sensores capacitivos.
Os sensores capacitivos operam baseados no princípio da capacidade eletrostática de
maneira similar às placas de um capacitor. O oscilador e o elétrodo produzem um campo
eletrostático (nota: o sensor indutivo produz um campo eletromagnético). O alvo (objeto a ser
detectado) age como uma Segunda placa do capacitor.
Um campo elétrico é produzido
entre o alvo e o sensor. Como a amplitude
da oscilação aumenta, há um aumento da
tensão do circuito do oscilador, e o circuito
de detecção responde mudando o estado
do sensor (ligando-o).
Um sensor capacitivo pode detectar quase qualquer tipo de objeto. A entrada do alvo
(objeto) no campo eletrostático perturba o equilíbrio da corrente do circuito do sensor,
causando a oscilação do circuito do elétrodo e mantém esta oscilação enquanto o alvo estiver
dentro do campo.
Detecção de distâncias: Os sensores capacitivos são dispositivos não-blindados,
não-empacotados. Isto significa que não podem ser instalados faceando uma estrutura de
montagem porque neste a detectariam. Materiais condutores podem ser detectados mais
afastados do que não-condutores porque os elétrons nos condutores estão mais livres para se
mover. A massa do alvo afeta o alcance de detecção: Maior a massa, maior o alcance.
Alguns sensores capacitivos estão disponíveis com um parafuso de ajuste, que pode
ser ajustado para detectar um produto dentro de um recipiente. A sensibilidade pode ser
reduzida de modo que o recipiente não seja detectado, mas o interior do produto o seja.

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Sensores Ultra-sônicos
Um sensor ultra-sônico usa o som
de alta freqüência para medir a distância
emitindo ondas e medindo o tempo de
retorno. A distância ao objeto é
proporcional ao tempo de retorno.
Um sensor ultra-sônico realiza
medidas muito precisas; a precisão para
objetos tão pequenos como 1.0 milímetro
pode ser de mais ou menos 0.2 milímetro.
Algumas câmeras fotográficas usam
detecção ultra-sônica para determinar a
distância ao objeto a ser fotografado.
Utilizando técnicas de interferometria, pode-se detectar distâncias de uma fração do
comprimento de onda emitido. Desta maneira consegue-se uma precisão enorme, já que a luz
emitida tem comprimento de onda na escala de 0.0005 milímetros.
Sensores Ópticos
Todos os sensores óticos usam a luz para detectar objetos. Uma fonte de luz (emissor)
e um fotodetector sentem a presença ou a ausência da luz. Leds (diodos emissores de luz),
que são diodos semicondutores que emitem luz, são usados tipicamente como fontes de luz
porque são pequenos, resistentes, muito eficientes e podem ser ligados / desligados em
velocidades extremamente elevadas. Operam em um comprimento de onda estreito e são
muito confiáveis.
Os diodos emissores de luz não são sensíveis à temperatura, choque, ou à vibração e
tem uma vida útil quase infinita. O tipo de material usado para o semicondutor determina o
comprimento de onda da luz emissora.
Os diodos emissores de luz existentes nos sensores são usados normalmente em
“pulsos”. O emissor de luz é pulsado (desligado e ligado repetidamente). O tempo de
permanência “ligado” é pequeno comparado ao tempo “desligado”. Os Leds são pulsados por
duas razões: para impedir que o sensor seja afetado pela luz ambiental, e para aumentar a
vida útil do diodo emissor de luz. Isto é também chamado de “modulação”.
O fotodetector detecta a luz pulsante. O receptor e o emissor são ambos “ajustados” à
freqüência da modulação. Assim, o fotodetector essencialmente ignora toda a luz ambiental e
percebe somente a freqüência correta. As fontes de luz escolhidas são geralmente invisíveis
ao olho humano e os comprimentos de ondas são escolhidos de modo que os sensores não
sejam afetados por outras fontes de iluminação da fábrica. O uso de comprimentos de ondas
diferentes permite que alguns sensores, chamados de sensores de marcação colorida,
diferenciem diversas cores. Os métodos de pulsar a luz e o comprimento de onda escolhido
fazem dos sensores óticos dispositivos muito confiáveis.
Algumas aplicações para sensores utilizam a luz emitida por materiais aquecidos ao
rubro, tais como o vidro ou o metal. Nestas aplicações, utilizam-se receptores sensíveis à luz
infravermelha. Todos os vários tipos de sensores óticos funcionam basicamente da mesma
maneira. As diferenças estão na maneira em que a fonte de luz (emissor) e o receptor são
configurados e encapsulados.

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Sensores de Reflexão Difusa
Um dos tipos mais comuns de sensores óticos é o
tipo reflexivo ou de reflexão difusa. O emissor e o
receptor de luz são encapsulados na mesma peça. O
emissor emite a luz, que incide no produto a ser
detectado. A luz refletida retorna ao receptor onde é
detectada.
Os sensores reflexivos têm menor poder de
detecção (alcance) do que outros tipos de sensores
óticos porque dependem da luz refletida no produto.
Sensor de Retroreflexão
Este sensor é similar ao sensor de reflexão. O
emissor e o receptor são ambos montados no mesmo
pacote. A diferença é que a luz é refletida de um refletor
em vez do produto. Este refletor é similar àqueles usados
em bicicletas. Os sensores de retroreflexão possuem
maior alcance do que sensores reflexivos comuns.
É uma boa opção quando o “scanning” só pode
ser feito a partir de um lado da aplicação, o que ocorre
geralmente quando há limitação de espaço.
Sensor de Ruptura de Feixe
Nesta configuração o emissor e o receptor são
empacotados separadamente. O emissor emite a luz
através de um espaço e o receptor detecta a luz do outro
lado. Se o produto passar entre o emissor e o receptor, a
luz para de bater no receptor, dizendo ao sensor que um
produto está interrompendo o feixe. Esta é provavelmente
a modalidade de detecção mais confiável para objetos
opacos (não transparentes).
Sensor de Fibra-óptica
Um sensor de fibra ótica é simplesmente uma
mistura dos outros tipos. O emissor e o receptor são os
mesmos, mas com um cabo de fibra óptica unindo a cada
um dos dois. Os cabos são muito pequenos e flexíveis e
funcionam como uma “tubulação” para carregar a luz.
Existem cabos disponíveis nas configurações ruptura-de-
feixe e reflexiva.

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Sensor de Marca de Cor
Um sensor da marca da cor é um tipo especial de sensor óptico reflexivo difuso que
pode diferenciar cores; alguns podem mesmo detectar o contraste entre cores. É usado
tipicamente para verificar etiquetas e classificar pacotes através de uma marca colorida. A cor
de fundo do objeto é uma consideração importante. Os fabricantes do sensor fornecem cartas
para a seleção apropriada de sensores de marca colorida.
Sensor Laser
Um sensor a laser é usado também como uma fonte de luz para sensores ópticos que
executam funções de inspeções de precisão e qualidade que requerem medições muito
exatas. Esta precisão pode chegar a ser tão pequena quanto alguns mícrons. Um LED de luz
laser é usado como a fonte de luz. As saídas podem ser analógicas ou digitais. As saídas
digitais podem ser usadas para sinalizar OK / Falha ou outras indicações. A saída analógica
pode ser usada para monitorar e gravar medidas reais.
Encoders
Um método direto para medição de posição ou deslocamento angular em eixos é a
utilização de codificadores digitais angulares: Encoders. Os codificadores digitais são de dois
tipos:
Incrementais: são aqueles que requerem um sistema de contagem de incrementos
gerados por um disco gigante.
Absolutos: fornecem uma saída digital para qualquer posição angular do eixo.
Encoder Incremental
Um codificador incremental cria
uma série de ondas quadradas. Os
codificadores incrementais estão
disponíveis em várias resoluções, que
são determinadas pelo número de
frestas através das quais passa a luz.
Por exemplo, um codificador 500-vezes
produz 500 ondas quadradas em uma
volta ou 250 pulsos em uma meia volta
(180 graus).
Encoder Absoluto
O codificador absoluto fornece um
conjunto de bits de saída com um único
padrão que representa cada posição. Os
Leds e os receptores são alinhados para ler
o padrão do disco. Muitos tipos de
esquemas de codificação podem ser
usados para o padrão do disco; os mais
comuns é o código GRAY e o BCD.

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Interfaceamento de Sensores Discretos com os CLP’s
Os sensores têm como sinal de saída, em geral, uma corrente oriunda de coletor de
um transistor, esta característica reduz consideravelmente a corrupção por ruídos
eletromagnéticos do ambiente.
Com relação à ligação dos sensores aos CLP’s e fontes, pode-se dizer que são a dois
ou três fios. Aqueles a dois fios são, por exemplo, do tipo contato seco, ao passo que aqueles
a três fios são transistorizados: PNP ou NPN. Em qualquer caso a corrente poderá fluir para a
entrada do CLP, caracterizando a montagem tipo sourcing ou, então, fluir para o sensor,
caracterizando a montagem tipo sinking.
Sensores tipo sourcing – PNP
Neste tipo de sensor o transistor interno é PNP, conforme a figura abaixo; O circuito de
saída, portanto, deve ser fechado entre o terminal de saída do sensor e o terminal negativo da
fonte. Para a segurança do sinal “zero” é necessário que exista o resistor R (pull-down
resistor) mostrado na figura.
Sensores tipo sinking - NPN
Os sensores do tipo sinking são complementares aos do tipo sourcing; usam um
transistor NPN, conforme a figura abaixo. O circuito de saída deve ser fechado pela carga
entre o terminal de saída e o terminal positivo da fonte. O resistor R é dito pull-up resistor.
Na automação industrial, as saídas dos sensores estão ligadas a entradas de um CLP:

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Consideração para Instalação de Sensores
Elétricas
A consideração principal na instalação de sensores é o limite da corrente elétrica
aplicável. A corrente de saída (carga) deve ser limitada para a maioria dos sensores a uma
corrente de saída bastante pequena. O limite da saída fica geralmente entre 50 e 200
miliampères. Se a carga aplicada for superior ao limite do sensor, o sensor falha e precisa ser
substituído.
Na maioria das vezes, os sensores são inutilizados mais por cabeamento impróprio do
que por defeito ou mau uso. É crucial que a corrente esteja limitada a um nível que o sensor
possa suportar.
Os módulos de entrada do PLC limitam a corrente a níveis aceitáveis. Por sua vez,
sensores com saídas de relé podem suportar correntes mais elevadas (tipicamente 3
ampères).
Se houver uma fiação de alta tensão na proximidade do cabo do sensor, este cabo
deve ser protegido por uma canalização metálica para impedir que o sensor não detecte sinais
falsos, não apresente mau funcionamento ou danos.
Mecânicas
Os sensores mecânicos devem ser montados horizontalmente sempre que possível
para impedir o acúmulo das lascas e resíduos sobre o sensor, o que poderia causar falsas
leituras. Em uma posição vertical, pequenas lascas, sujeira, óleo e assim por diante, podem
acumular-se na superfície do sensor, causando mau funcionamento. Na posição horizontal,
estes resíduos escorregam e caem. Se por acaso o processo exigir que o sensor deva ser
montado verticalmente, deve ser previsto procedimentos e dispositivos para remover a sujeira
periodicamente, normalmente através de sopros de ar ou banhos de óleo.
Um cuidado importante a se tomar é evitar que o sensor detecte sua própria estrutura
de montagem. Por exemplo, um sensor indutivo instalado impropriamente em um dispositivo
de aço pode detectar o próprio dispositivo. Além disso, se dois sensores forem montados
demasiado juntos, podem interferir um com o outro e causar detecções erráticas.

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Aplicação de Sensores
Um dos usos os mais comuns de um sensor é na produção de onde há alimentação de
peças que se movem ao longo de uma correia transportadora ou em algum outro tipo de
alimentador. O sensor notifica o PLC quando uma peça está em posição e está pronta para
ser usada. Isto é chamado geralmente de verificação de presença / ausência. O mesmo
sensor pode também fornecer ao PLC informações adicionais que PLC usa para contar peças
enquanto são detectadas. O PLC pode também comparar as peças terminadas e o tempo
decorrido de produção das mesmas para computar os ciclos de tempo para determinar taxas
da produção e eficiência.
Um sensor simples permite que o PLC realize três tarefas:
As peças estão presentes?
Quantas peças foram utilizadas?
Qual o tempo de ciclo para cada peça?
Sensores simples podem ser usados para decidir se o produto está presente. Imagine
um fabricante que produza três tamanhos diferentes de pacotes numa mesma linha de
produção. Os tamanhos dos produtos são aleatórios ao longo de uma correia transportadora.
Quando cada pacote chega na extremidade da linha produtiva, o PLC deve saber que
tamanho de produto está presente.
Isto pode ser feito muito facilmente utilizando três sensores simples. Se somente um
sensor estiver ligado, um produto pequeno está presente. Se dois sensores estiverem ligados,
trata-se de um produto médio. Se os três sensores estiverem ligados, o produto é de tamanho
grande. A mesma informação poderia então ser usada para seguir a produção dos produtos
de todos os tamanhos e tempos de ciclo para cada um deles.
Sensores também podem ser usados para verificar se recipientes foram corretamente
preenchidos. Imagine frascos de aspirina movendo-se ao longo de uma transportadora já
lacrados e tampados. Sensores simples podem detectar através da tampa e do lacre e
certificar que o frasco está cheio. Um sensor, chamado freqüentemente de “gate-sensor”,
detecta quando um frasco estiver presente. Este tipo de sensor mostra quando um produto
está no lugar. O PLC sabe então que um produto está presente e pode executar outras
verificações. Um segundo sensor detecta a aspirina dentro do frasco. Se um frasco estiver
presente, mas o sensor não detectar a aspirina em seu interior, o PLC sabe que o frasco da
aspirina não foi preenchido.
Imagine por exemplo, um sensor monitorando a temperatura em um forno de uma
padaria. O PLC pode então controlar o elemento calefator no forno para manter a temperatura
ideal.
A pressão é vital em muitos processos. Máquinas injetoras forçam o plástico aquecido em um
molde sob uma dada pressão. Os sensores podem monitorar a pressão, a qual deve ser
mantida com exatidão ou as peças sairão defeituosas. O PLC pode monitorar o sensor e
controlar esta pressão.
Taxas de fluxo são importantes em processos industriais tais como a fabricação de
papel. Os sensores podem monitorar os fluxos de líquidos e de outras matérias primas. O PLC
pode usar estes dados para ajustar e controlar o fluxo do sistema. Departamentos de
fornecimento de água monitoram a vazão com que a água circula para calcular as contas de
água dos consumidores.
Ao escolher um sensor para uma aplicação em particular, diversas considerações
importantes, como o material do objeto a ser detectado, são cruciais. O material é plástico? É
metálico? É um metal ferroso? O objeto é transparente, ou reflexivo? É grande ou muito
pequeno? Fatores físicos específicos da aplicação também determinam o tipo do sensor a se
usar. Existe uma área grande disponível na qual pode-se montar o sensor? Contaminadores
são um problema? Qual velocidade de resposta requerida? Qual o alcance de detecção
requerido? Existe ruído elétrico excessivo? Qual a precisão requerida? Responder a estas
questões auxilia no processo de escolha, que deve ser feita baseado em critérios tais como o
custo e a confiabilidade do sensor assim como o custo da falha. O custo da falha é geralmente

20
o guia de quando a detecção deve ser realizada. Se o custo for elevado, sensores devem ser
usados para notificar o PLC dos problemas.
Algumas aplicações são mostradas a seguir:

23
III – Controladores Lógicos Programáveis
O PLC (Programmable Logic Controller), também conhecido no Brasil como CLP
(Controlador Lógico Programável) é um dispositivo eletrônico que possui uma memória interna
programável capaz de armazenar seqüências de instruções lógicas além de outros comandos.
O desenvolvimento de CLPs começou em 1968 em resposta a uma necessidade
constatada pela General Motors sendo o primeiro dispositivo a atender às especificações
desenvolvido pela Gould Modicon em 1969. Naquela época, se consumiam dias ou semanas
para se alterar um sistema baseado em controle por relés, e isso ocorria sempre que se
mudava um modelo de carro ou se introduziam modificações na linha de montagem. Para
reduzir este alto custo, a GM especificou um sistema de estado sólido, com a flexibilidade de
um computador, que pudesse ser programado. Também havia a necessidade de que o
sistema suportasse o ar poluído, o ruído elétrico, as vibrações mecânicas e os extremos de
temperatura e umidade encontrados no chão-de-fábrica.
Os novos dispositivos foram um sucesso substituindo os circuitos de relés, eram mais
confiáveis, reduziam os custos de manutenção, ocupavam menos espaço e para realizar
modificações na lógica de controle bastava modificar o programa, mantendo o hardware.
Diagrama de blocos da CPU do CLP
Arquitetura de um CLP
Um CLP é constituído basicamente por:
Fonte de Alimentação;
CPU – Unidade Central de Processamento;
Memórias;
Dispositivos de I / O – Entrada / Saída;
Terminal de programação.
Fonte de Alimentação
Converte corrente alternada em contínua para alimentar o controlador.
CPU - Unidade Central de Processamento
Responsável pela execução do programa do usuário e pela atualização da memória de
dados e da memória-imagem das entradas e saídas.
CLP
Sistema Automatizado
Saídas
Atuadores
Entradas
Chaves,
Botoeiras,
Sensores

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Memória EPROM
Contém o programa monitor elaborado pelo fabricante que faz o start-up do
controlador, armazena dados e gerencia a seqüência de operações. Este tipo de memória não
é acessível ao usuário do controlador programável.
Memória FLASH
Armazena o programa aplicativo do usuário. A CPU processa esse programa
atualizando a memória RAM.
Memória RAM
Contém os dados referentes ao processamento do programa do usuário.
Memória Imagem das Entradas e Saídas
Memória que reproduz o estado dos periféricos de entrada e saída.
Circuitos de Entrada são provenientes de chaves, sensores, etc.
Circuitos de Saída são destinados a motores, solenóides, lâmpadas, etc.
Unidade de Programação
È o meio de comunicação entre o usuário e o Controlador nas fases de implementação
do software aplicativo. Permitem a leitura e transferência de um programa de usuário,
autodiagnóstico e monitoração por meio de uma interface (RS-232 / RS-422 / RS-485 / USB /
ETHERNET).
Diagrama de blocos da CPU do CLP
Módulos de I/O
Permitem a comunicação do CLP com o sistema a ser automatizado.
Fonte
EPROM:
Sistema Operacional
Start-up do CLP
Seqüência de Operações
Microprocessador
Dispositivos de
Comunicação
RAM:
Configuração de dados
Imagem de dados I/O
Buffers de comunicação
FLASH:
Programa do
Usuário
Unidade de Programação
Módulo I/OEstações Remotas de I/O
CPU

25
Módulos de Saída (O / S / Q / A)
Basicamente, os módulos de saída dos controladores são acionados por três métodos:
Saída a relé: quando ativado o endereço da palavra-imagem de saída, um solenóide
correspondente a ele é ativado, fechando-se o contato na borneira de saída do
controlador.
A vantagem desse tipo de saída a relé está na robustez do módulo. No entanto, ele
tem uma vida útil baixa permitindo um número total de acionamentos entre 150.000 e 300.000
com capacidade de até 5 A.
Saída a TRIAC: nesse caso o elemento acionador é um TRIAC. Pela própria
característica do componente, esse elemento é utilizado quando a fonte é de corrente
alternada. Possibilita até 10 x 106
acionamentos com capacidade de corrente de 1 A.
Saída a Transistor: O elemento acionador pode ser um transistor comum ou do tipo
FET. Esse é o tipo de módulo mais usado e recomendado quando a fonte é de
corrente contínua. Sua capacidade pode chegar até 1A permitindo um número de
acionamentos de 10 x 106
.
Módulos de Entrada ( I / E )
Os módulos de entrada dos controladores contém optoisoladores em cada um dos
circuitos. Quando um circuito interno é fechado através do seu sensor, um diodo emissor de
luz (LED) sensibiliza um foto-diodo ou foto-transistor, fazendo circular corrente interna no

26
circuito de entrada correspondente. O número de acionamentos é de 10 x 106
ao longo de sua
vida útil com capacidade de até 100 mA.
Terminais Remotos de Entrada e Saída
Ás vezes torna-se inviável ligar todos os dispositivos periféricos em portas de entrada e
saída do CLP, devido a grandes distâncias ou mesmo um grande número de dispositivos.
Utilizam-se, então, os Terminais Remotos em comunicação com o CLP por meio de protocolos
específicos. Cria-se assim o conceito de redes de Remotas.
Princípio de Funcionamento
O princípio fundamental de funcionamento do CLP é a execução, dentro da CPU, de
um programa desenvolvido pelo fabricante que realiza ações de leituras das variáveis de
entrada por meio do módulo de entrada do CLP, em conjunto com a execução de um
programa armazenado e desenvolvido pelo usuário, destinado ao controle e monitoramento de
tarefas específicas, onde, faz ou não intervenções nas variáveis de saída pelo módulo de
saída do CLP.
O tempo necessário para que o CLP execute estas tarefas é chamado de Ciclo de
Execução ou SCAN ou ainda Tempo de Varredura.
Portanto, em cada ciclo de Execução o CLP lê as entradas, processa o programa
desenvolvido pelo usuário e atualiza suas saídas.
SCAN de um CLP
LEITURA DAS VARIÁVEIS
DE ENTRADA
ATUALIZAÇÃO DAS
VARIÁVEIS DE SAÍDA
EXECUÇÃO DO
PROGRAMA
INÍCIO

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Especificação de Controladores Lógicos Programáveis
Na automação com CLP’s deve-se considerar:
Compatibilidade entre instalação elétrica e pontos de I / O;
Existência de chaves de proteção de software;
Tipo e forma de sinais aceitáveis;
Capacidade de memória.
Introdução às Linguagens de Programação
A Parte Comando de um sistema Automatizado deve ser bem especificada e
documentada, a fim de evitar ambigüidades e dúvidas durante a sua implementação e/ou
modificação. Para unificar e padronizar os símbolos gráficos e a seqüência do sistema, e
também os diferentes componentes de automação e os CLP’s distribuídos por diferentes
fabricantes, foi criado um comitê internacional da IEC (International Electrotechnical
Comission) responsável pela especificação das etapas de projeto dos CLP’s, incluindo desde
o projeto de hardware, teste, documentação, programação e comunicação até a instalação. O
resultado disso foi uma norma internacional IEC 61131-3.
Linguagens Padronizadas pela Norma IEC 61131-3
Foram definidas cinco linguagens, sendo duas textuais e três gráficas.
Linguagens Textuais:
IL – instruction list – É uma linguagem de baixo nível que se assemelha á linguagem
Assembly, baseada em comandos que apresentam alta eficiência. È uma linguagem de difícil
aprendizado.
Exemplo: Tomemos a equação lógica S1 = (E1 + E2) . E3
Em IL teríamos:
LD E1
OR E2
LD E3
AND
ST S1
ST – Structured Text – É uma linguagem de alto nível que se assemelha ao Pascal.
Para a mesma equação lógica do exercício anterior teríamos em ST:
S1 = (E1 OR E2) AND E3
Linguagens Gráficas:
LD – Ladder Diagram – Trata-se de uma linguagem gráfica baseada em símbolos e
esquemas elétricos, tais como relés, contatores e bobinas, proporcionando um entendimento
intuitivo das funções.

28
FBD – Function Blocks Diagram – É uma linguagem de programação que se utiliza
de blocos de lógica booleana para construção de procedimentos combinacionais.
SFC – Seqüencial Flow Chart – Nesta linguagem representa-se em seqüência as
etapas do programa. Isto permite uma visualização objetiva e rápida da operação e do
desenvolvimento da automação implementada. Também é conhecida por GRAFCET.

29
IV – CLP Keylogix KL640
O CLP utilizado em nossa aulas práticas será o modelo KL640 da KeyLogix. São suas
principais características:
Possui IHM com display LCD de 4x16 (4 linhas por 16 dígitos) com Backlight, teclado
numérico, teclas de funções especiais, teclas de navegação, led’s indicadores
independentes;
Módulos de entradas digitais (tipo N ou tipo P);
Módulos de saídas digitais (tipo N ou tipo P);
Módulos de Entrada e Saída Analógicas;
Memória RAM de 32KB
Memória EERPOM de 30KB
Memória FLASH de 64KB
Canais de comunicação serial – RS232 e RS485
16 entradas e 12 saídas
32 Temporizadores
32 Contadores
8 Contadores Rápidos
O software KEYPROGRAM utilizado para programação do CLP KL640 pode ser obtido
gratuitamente no site do fabricante www.keylogix.com.br
Alimentação
Os pinos (L1 e L2) devem ser alimentados com 110 VAC ou 220 VAC dependendo do
modelo do equipamento. É apresentada a seguir, a figura dos pinos que devem ser
alimentados para a ligação do PLC.

30
Endereçamento de Variáveis de E / S
Para que o diagrama Ladder possa ser interpretado de forma correta é necessário que
a CPU possa identificar cada uma das entradas / saídas existentes no CLP. Estudamos
anteriormente a respeito da Memória Imagem de Entrada e Saída: cada conexão física de
entrada ou saída é representada por um endereço lógico que segue a seguinte normalização:
TIPO DE VARIAVEL BYTE. BIT
Onde:
TIPO DE VARIÁVEL especifica Entrada ou Saída.
BYTE – endereço do módulo a começar por 0.
BIT – endereço da conexão a começar por 0.
Entradas
Há dois módulos de entradas cada um com 8 bits totalizando 16 entradas, embora no
painel estejam disponíveis apenas 8. Ambos os módulos podem ser configurados para ser
TIPO N ou TIPO P em 24 Vcc.
Módulo Endereços
0 I0.7 / I0.6 / I0.5 / I0.4 / I0.3 / I0.2 / I0.1 / I0.0
1 I1.7 / I1.6 / I1.5 / I1.4 / I1.3 / I1.2 / I1.1 / I1.0
Padrão Tipo N – O CLP reconhece que uma entrada foi acionada quando a mesma
receber nível lógico baixo (Gnd). Para que seja utilizado este padrão, deve-se conectar 24V
nos terminais de alimentação dos módulos de entrada (I0+ e I1+).
Padrão Tipo P – O CLP reconhece que uma entrada foi acionada quando a mesma
receber nível lógico alto (24 Vcc). Para que seja utilizado este padrão, deve-se conectar o
terra (Gnd) nos terminais de alimentação dos módulos de entrada (I0+ e I1+).
Entradas - Padrão Tipo N Entradas - Padrão Tipo P

31
O padrão utilizado no painel é o Tipo N.
Saídas
Há, também, dois módulos de saídas, porém o segundo módulo apresenta apenas 4
saídas, totalizando 12 saídas. Todas são saídas a transistor em 24 Vcc.
Módulo Endereços
0 Q0.7 / Q0.6 / Q0.5 / Q0.4 / Q0.3 / Q0.2 / Q0.1 / Q0.0
1 Q1.3 / Q1.2 / Q1.1 / Q1.0
Assim como as entradas, as saídas também podem ser configuradas para trabalhar
segundo o padrão TIPO P ou TIPO N a 24 Vcc.
Padrão Tipo N – O CLP aciona um endereço de saída enviando nível lógico baixo
(Gnd) no respectivo endereço físico. Quando a saída encontra-se desligada tem-se nível
lógico alto (24 V) no respectivo endereço físico.
Padrão Tipo P – O CLP aciona um endereço de saída enviando nível lógico alto (24 V)
no respectivo endereço físico. Quando a saída encontra-se desligada tem-se nível lógico baixo
(Gnd) no respectivo endereço físico.
Saídas - Padrão Tipo N Saídas - Padrão Tipo P
O padrão utilizado no painel é o Tipo N.

32
Comunicação com PC
Este CLP possui dois canais de comunicação, possibilitando a comunicação pelo
canal RS-485, ou pelo canal RS-232. A programação e monitoração do CLP são
realizadas por meio de um PC, utilizando como meio de comunicação a interface serial
RS-232.
A interface RS-232 utiliza o protocolo de comunicação Keynet para a comunicação
entre o CLP e o PC. A plataforma utilizada para programação do CLP é efetuada através
do Software Keyprogram.
A taxa de transmissão (Baud rate) utilizada na comunicação de nosso
equipamento, ao PC é de 115200 bps - taxa máxima suportada pelo meio físico. O
equipamento utiliza um conector RJ-11 de seis pinos para conexão da interface RS-232
na parte traseira do equipamento.
O comprimento máximo na Interface RS-232 do cabo de comunicação do PLC
deve ser de no máximo 10 m. Já para a Interface RS-485 o comprimento máximo
permitido é de aproximadamente 1Km.

33
Endereçamento das Variáveis

34
V - Linguagem de Diagrama de Contatos (LADDER)
Nos circuitos a relés, cada contato, ao assumir dois estados (aberto ou fechado),
representa uma variável booleana, ou seja, uma variável que assume dois estados: verdadeiro
ou falso.
Pela facilidade do desenho e da inspeção de circuitos, e pela longa experiência e
tradição dos engenheiros projetistas dos quadros de comando elétrico, uma das primeiras
técnicas de programação dos CLP’s foi chamada de linguagem de relés ou Ladder.
Assim o Ladder parte de duas linhas verticais, também chamadas de barras de
alimentação. Cada representação é feita por uma linha horizontal. Esta linha, por usa vez, é
formada por pelo menos um elemento controlado (saída) e um conjunto de elementos de
controle desse elemento (entradas). O CLP examina a continuidade de cada linha, isto é,
verifica se todas as variáveis de entradas são verdadeiras.
Instruções e Comandos da Linguagem Ladder
A linguagem Ladder é uma linguagem gráfica de alto nível que se assemelha muito a
um circuito de comando elétrico. Há dois grandes grupos de instruções: entradas e saídas.
Neste primeiro contato com a linguagem iremos abordar apenas as instruções mais
elementares que irão permitir o controle de variáveis de entrada e saída. Mais adiante
entraremos em instruções mais avançadas como contadores, temporizadores, aritméticos e
manipulação de dados.
Instrução NA – Normalmente Aberto
A CPU executa esta operação verificando o estado da entrada representada. Se a
entrada não estiver acionada, a instrução retorna com valor lógico falso e, portanto, não há
continuidade lógica na linha em que a instrução está inserida. Se a entrada estiver acionada, a
instrução retorna com valor lógico verdadeiro e, portanto, há continuidade lógica na linha em
que a instrução se encontra.
Instrução NF – Normalmente Fechado
É a operação lógica NOT (não). Se a entrada não estiver acionada, a instrução retorna
com valor lógico verdadeiro e, portanto, há continuidade lógica na linha em que a instrução
está inserida. Se a entrada estiver acionada, a instrução retorna com valor lógico falso e,
portanto, não há continuidade lógica na linha em que a instrução se encontra.
Instrução de Saída – Bobina de Saída
A CPU executa esta instrução verificando se há ou não continuidade lógica na linha
que antecede a instrução. Caso haja continuidade lógica na linha, o bit endereçado pela
instrução será colocado no estado lógico ligado. Se não houver continuidade na linha, o bit
endereçado pela instrução será colocado no estado desligado.

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Instrução de Saída SET – Memorização
que antecede a instrução. Casa haja continuidade lógica na linha, o bit endereçado pela
instrução será colocado no estado lógico ligado. Entretanto, uma vez habilitada a saída a
mesma só será desabilitada quando uma instrução RESET for executada no mesmo
endereço.
Instrução de Saída RESET – Desmemorização
que antecede a instrução. Casa haja continuidade lógica na linha, o bit endereçado pela
instrução será colocado no estado lógico desligado.
Endereçamento
As instruções NA e NF podem ser endereçadas por:
Entradas Físicas do CLP (I B.b)
Saídas Físicas do CLP (Q B.b)
Bits de memória (M x) – Os bits de memória são variáveis auxiliares utilizadas para
sinalização de eventos internos no programam aplicativo. O campo x especifica o
endereço do bit que pode ser de 0 a 255.
As instruções de saída podem ser endereçadas por:
Saídas Físicas do CLP (Q B.b)
Bits de memória (M x) – Os bits de memória são variáveis auxiliares utilizadas para
sinalização de eventos internos no programam aplicativo. O campo x especifica o
endereço do bit que pode ser de 0 a 255.
Regras Elementares
Existem algumas regras que devem ser respeitadas na criação de um projeto
utilizando-se como linguagem de programação o Ladder. A saber:
Uma instrução de saída sempre deverá ser o último elemento de uma linha
horizontal, sendo que em uma linha horizontal somente deverá haver 1 instrução de
saída;
Pode-se associar instruções de saída em paralelo, desde que as mesmas sejam
dependentes, ou seja, irão assumir os mesmos estados lógicos;
O diagrama Ladder é divido em blocos chamados Lógica, sendo cada lógica
responsável por parte do sistema total, ou seja, saídas independentes entre si devem
estar em lógicas distintas.

36
Álgebra de Boole
Em 1854, George Boole (1815-1864), filósofo e matemático inglês, apresentou um
trabalho intitulado “An Investigation of the Laws of Thought” que serviu como base para a
teoria matemática das proposições lógicas. Em 1938, Claude Elwood Shannon, engenheiro
americano, no seu trabalho “Symbolic Analysis of Relay and Switching”, aplicou a teoria
de Boole na simplificação lógica de funções usadas em telefonia. Ele percebeu que as leis que
governam as relações entre as proposições lógicas eram idênticas às leis válidas para
dispositivos de chaveamento de dois estados. Tais dispositivos podem ter um dos seguintes
estados diferentes: “ligado” ou “desligado”, tensão “alta” ou “baixa”, “verdadeiro” ou “falso”.
A Álgebra de Boole é estruturada sobre um conjunto de três tipos de operações: OU, E
e COMPLEMENTO, e pelos caracteres 0 e 1. As operações E e OU serão simbolizadas,
respectivamente, por um ponto (.) e por um sinal de mais (+), enquanto que o
COMPLEMENTO será representado através de uma barra colocada em lado do elemento em
questão.
Associação E
É equivalente a ligação série de duas ou mais chaves ou contatos ou ainda instrução
NA ou NF:
Associação OU
É equivalente a ligação paralela de duas ou mais chaves ou contatos ou ainda
instrução NA ou NF:
E5.1 – Transformar as expressões abaixo em diagrama Ladder:
A) Q0.0 = (I0.0 + I0.1) . I0.2
B) Q0.1 = (I0.0 . I0.1) + I0.2
C) Q0.2 = I0.0 + (I0.1 . I0.2) + I0.3
D) Q0.3 = I0.0 . I0.1 . I0.2
E) Q0.4 = I0.0 . (I0.1 + I0.2 + I0.3)
F) Q0.5 = I0.0 . /I0.1

37
G) Q0.6 = (/I0.5 . /I0.6) + I0.7
H) Q0.7 = I0.0 . /I0.1 . I0.2 . /I0.3
E5.2 - Um sistema transportador é constituído por três esteiras motorizadas com chaves fim
de curso, nove sensores de proximidade, chaves liga-desliga e sinalizadores. Desenhe o
esquema de ligação elétrica entre todos os periféricos e o Controlador Lógico Programável.
E5.3 - Obter as expressões lógicas dos circuitos de chaveamento abaixo.

38
VI - Implementação de Projetos de Sistemas Combinacionais
A especificação de um sistema refere-se a uma descrição de sua função e de outras
características, necessárias para seu uso, como por exemplo, a velocidade, a tecnologia e o
consumo de energia. Está relacionada com o que o sistema faz sem referir-se a como ele
executa a operação. Uma especificação deve ser a mais completa possível e mais simples
possível, de modo a descrever a função do sistema de uma maneira adequada para dois
propósitos:
a) usar o sistema como um componente em sistemas complexos;
b) servir como base para a implementação do sistema através de uma rede de
componentes mais simples.
Uma implementação de um sistema refere-se a como o mesmo é construído a partir de
componentes mais simples,
A análise de um sistema tem como objetivo a determinação de sua especificação a
partir de uma implementação. O sistema assim analisado pode ser um módulo num sistema
de maior porte, resultando num processo de análise de múltiplos níveis.
O processo de projeto consiste na obtenção de uma implementação que satisfaça a
especificação de um sistema. Se o sistema for complexo, também será necessário usar uma
abordagem de múltiplos níveis.
Resolução de Projetos de Sistemas Automáticos
As etapas básicas de um projeto de sistema automático são:
Descrição
O modo mais comum de descrever sistemas automáticos consiste em uma descrição
de sua estrutura através de uma forma gráfica (desenho), onde fornece um diagrama lógico do
sistema em diferentes níveis, mostrando os módulos e suas interligações. Estes desenhos
podem ser elaborados manualmente, porém, atualmente há ferramentas computacionais que
permitem gerar e editar estes desenhos.
Projeto
As ferramentas de síntese e otimização ajudam a obter uma implementação a partir de
determinada descrição e a melhorar algumas características como, por exemplo, o número de
módulos e os retardos da rede.
Verificação
As ferramentas de simulação são utilizadas para verificar a operação do sistema, onde
usam a descrição do sistema para produzir os valores dos sinais (internos e externos) para
determinada entrada. A simulação é usada para detectar erros num projeto e para determinar

39
características, como retardos e consumo de energia, as quais são difíceis de obter
analiticamente.
Modelamento de Sistemas Automáticos
Assim como em eletrônica digital têm-se duas divisões para os circuitos
(combinacionais e seqüenciais) podemos usar as mesmas definições para sistemas de
automação.
Os Sistemas Combinacionais são sistemas em que as saídas a serem controladas
são unicamente dependentes de combinações das entradas. Para tanto utilizamos os métodos
de modelagem já conhecidos: Tabela verdade e Equações Lógicas.
Os Sistemas Seqüenciais são sistemas em que as saídas controladas dependem de
combinações de entradas e dos estados armazenados das próprias saídas. Dessa forma são
utilizados blocos com funções de contadores, temporizadores, memórias e operadores
aritméticos. Os métodos de modelagem para estes sistemas são: Redes de Petri e GRAFCET.
Desenvolvimento de Sistemas Combinacionais
A seqüência do processo de desenvolvimento de projetos de sistemas combinacionais
se estabelece, inicialmente, com a análise da situação prática, buscando identificar as
variáveis de entrada e de saída, bem como um modelo que irá solucionar o problema. Em
seguida, constrói-se a tabela da verdade, simulando todas as possibilidades para as variáveis
de entrada e obtendo-se os respectivos valores na(s) saída(s). Na continuação, obtêm-se as
expressões lógicas simplificadas por um dos métodos já vistos. Por último, desenha-se o
circuito lógico esquemático constituído de portas lógicas.
Tabela Verdade
Os circuitos lógicos combinacionais não têm memória, por isso podem ser
completamente especificados definindo os valores para as saídas para cada um dos possíveis
conjuntos de entrada. Esta descrição pode ser dada por uma estrutura conhecida como tabela
verdade.
Para um circuito lógico com n entradas, existem 2n
conjuntos possíveis de valores
de entrada. A tabela verdade correspondente tem então 2n
linhas, cada linha mostrando o
valor da função para uma combinação diferente dos valores de entrada. Abaixo se ilustra três
das funções lógicas mais simples que são NOT, AND e OR.
As tabelas verdade descrevem completamente qualquer função lógica combinacional.
No entanto, elas tendem a crescer exponencialmente com o número de variáveis de entrada.

40
Sendo, portanto, inviáveis quando o número de variáveis é muito grande. Uma forma de
simplificar a tabela verdade seria criar a tabela somente com as combinações de entrada cujas
saídas fossem verdadeiras.
Exemplo de Projeto de Sistema Combinacional
Sistema automático para controle dos semáforos em um Estacionamento
Descrição:
Há duas ruas chamadas A e B onde estão instalados sensores que identificam a
presença ou não de carros em cada rua. Também há semáforos instalados com a finalidade
de controlar o fluxo de carros pelas ruas. Têm-se as seguintes situações:
- carros na rua B: verde no semáforo 2
- carros na rua A: verde no semáforo 1
- carros nas ruas A e B: verde no semáforo 1, porque rua A é preferencial.
Considere que os sensores enviam nível lógico 0 quando há a presença de veículos na
rua.
Passo 1: Tabela Verdade
Sensor
A
Sensor
B
Verde A
Vermelho
A
Verde B
Vermelho
B
Entradas Saídas
Passo 2: Expressões Lógicas
VERDE A =
VERMELHO A =
VERDE B =
VERMELHO B =
Passo 3: Substituição das Variáveis por Endereços
Entradas
SENSOR A =
SENSOR B =
Saídas
VERDE A =
VERMELHO A =
VERDE B =
VERMELHO B =

41
Passo 4: Implementação em Linguagem Ladder
Passo 5: Circuito Elétrico

42
E6.1 - Projetar um circuito de alarme de automóvel onde há três chaves usadas para indicar
respectivamente o estado da porta do motorista, o estado da ignição e o estado dos faróis. O
alarme que tem como dispositivo uma sirene deve acionar quando ocorrer as seguintes
condições:
Os faróis estão acesos e a ignição está desligada;
A porta está aberta e a ignição está desligada.
E6.2 - Quatro grandes tanques em uma indústria química contêm diferentes líquidos sendo
aquecidos. São usados sensores de nível de líquido para detectar sempre que o nível no
tanque A ou no tanque B subir acima de um nível predeterminado. Os sensores de
temperatura nos tanques C e D detectam quando a temperatura de um desses tanques cai
abaixo de um determinado limite. Considere que os sensores de nível de líquido estejam no
nível baixo quando o nível seja satisfatório e no nível alto quando o nível for muito alto. Além
disso, os sensores de temperaturas serão nível baixo quando a temperatura for satisfatória e
no nível alto quando a temperatura for muito baixa. Projete um sistema de controle que
detecte sempre que o nível no tanque A ou no tanque B for alto ao mesmo tempo em que a
temperatura em um dos tanques C ou D for muito baixa.
E6.3 – Uma empresa dispõe de um sistema de estufa para plantas. Neste sistema existe um
sensor de temperatura, um sensor de luminosidade, um sensor de umidade e dois sensores
que identificam a presença de funcionários dentro da estufa. Ainda há na estufa um dispositivo
que controla o sistema de irrigação, um dispositivo que controla o sistema de iluminação
artificial e um dispositivo que controla o sistema de aquecimento da estufa. O sistema de
irrigação deve ser acionado sempre que a umidade no interior da estufa seja muito baixa
(sensor em nível baixo) ou a temperatura esteja muito elevada (sensor em nível alto). Quando
houver a presença de funcionários no interior da estufa, o sistema de irrigação não pode ser
acionado. O sistema de aquecimento deve ser acionado se a temperatura estiver muito baixa
(sensor em nível baixo) e a umidade não esteja baixa. Sempre que houver deficiência de
iluminação na estufa, desde que a temperatura esteja baixa, deve-se acionar o sistema de
aquecimento.
E6.4 – Projetar um sistema para controle de velocidade e direção de rotação de um motor DC.
O sistema deve contar quatro entradas com as seguintes funções:
Chave 1: Rotação para direita;
Chave 2: Rotação para esquerda;
Chave 3: Liga com velocidade 1;
Chave 4: Liga com Velocidade 2.
Faz-se uso de uma ponte H com Relés para o controle do motor, como ilustra a figura
abaixo:

43
Desafio
Projetar um sistema com CLP que permita o acionamento e o desacionamento de uma
saída com apenas uma entrada.

44
VII – Blocos de funções Especiais
Para que possamos passar ao modelamento de sistemas Seqüenciais é necessário
que se conheça as funções possíveis de se utilizar nesses sistemas, tais como:
Temporizadores
Contadores
Blocos Aritméticos e relacionais
Cada Controlador (CLP) possui características próprias que os diferenciam de outros
fabricantes, portanto é necessário que se conheça a lógica de funcionamento de cada
operador e ademais, mediante a consulta ao manual do fabricante, tenha-se ciência da correta
utilização de cada bloco.
Temporizadores
TIMER ON - TON
Descrição: esta instrução conta um tempo a partir do instante em que a entrada
Enable (E) for habilitada. Quando o valor atual do Timer (Txx.V) alcançar o tempo de preset
(Txx.P), definido pelo usuário, a saída (Q) do Timer será acionada.
Quando a entrada Enable for desabilitada, o valor atual do Timer será zerado, e a saída Q do
Timer será desativada.
Exemplo de Aplicação Descrição de Funcionamento
No exemplo ao lado, a saída (Q) do Timer
irá acionar enquanto a entrada (%I0.0)
permanecer fechada (nível lógico 1) e o
tempo atual do timer alcançar o valor do
preset, acionando assim, o bit (%M0).
Quando a entrada (%I0.0) estiver aberta
(nível lógico 0), imediatamente o valor atual
do timer será zerado, irá ser desacionada a
saída (Q) do timer,
desacionando assim o bit (%M0).

45
TIMER OFF - TOFF
Enable (E) do Timer estiver desabilitada. No momento que Entrada (E) for acionada a saída
instantaneamente irá ser ativada.
Quando a Entrada do Timer mudar de estado (desligar), o valor atual do Timer
(Txx.V) irá contar até chegar no valor de preset (Txx.P).
Quando o valor atual do Timer (Txx.V) alcançar o tempo de preset (Txx.P), definido
pelo usuário, a saída (Q) do Timer será desacionada.
Quando a entrada Enable (E) for habilitada, o valor atual do Timer (Txx.V) será
zerado e saída (Q) do Timer irá ser acionada.
No exemplo ao lado, a saída (Q) do timer é
acionada quando a entrada (%I0.0) estiver
fechada (nível lógico 1). Enquanto a entrada
(%I0.0) estiver aberta (nível lógico 0), o valor
atual do timer irá contar até que ele se iguale
ao valor do preset, quando se igualar,
imediatamente a saída (Q) do timer irá ser
desacionada, desacionando assim, o bit
(%M0).
Quando a entrada (%I0.0) estiver aberta
(nível lógico 0) , o valor de contagem atual do
Timer (%Txx.V) terá o valor zero.

46
TIMER PULSE
Enable (E) do Timer estiver habilitada. Neste momento a saída (Q) do Timer é acionada e o
valor atual do Timer (Txx.V) começará a contar enquanto a entrada (E) permanecer
habilitada.
Quando o valor atual (Txx.V) se igualar ao valor do Tempo de Preset (Txx.P), a saída
(Q) do Timer será desativada.
Quando a entrada (E) estiver em desabilitada, o valor atual do Timer irá ser zerado e a
saída (Q) será desativada.
No exemplo ao lado, a saída (Q) do timer
será acionada quando a entrada (%I0.0)
estiver habilitada. Nesse mesmo momento,
o timer começa a contar até chegar no
tempo determinado pelo preset. Quando o
valor atual do Timer for igual ao valor
especificado pelo preset, a saída do timer
(Q) será desacionada.
Se a entrada (%I0.0) for habilitada e em
seguida desabilitada em um tempo menor
que o valor especificado pelo preset, então a
saída (Q) do timer será acionada e
desacionada no mesmo intervalo de tempo
da entrada (%I0.0).

47
Parâmetro dos Temporizadores
O programador ao utilizar os Timer ON’s, OFF’s e de Pulsos deve seguir as seguintes
regras:
%Txx: Número do Timer (T0 a T31), definido pelo usuário.
Timer Base: Base de Tempo do Timer (1s, 0.1s e 0,01s), definido pelo usuário.
%Txx.P: Valor do Preset do Timer, definido pelo usuário (Número inteiro de 0 a
65535).
%Txx.V: Valor Atual do Timer definido por software. (Número inteiro de 0 a 65535).
Q: Status de saída do Timer definido por software. É ativado quando o valor atual do
Timer se igualar ao valor do preset do contador. Bit (0 ou 1).
E: Enable do Timer de Pulsos, definido pelo usuário. Quando ativado faz a contagem
do Timer.Bit (0 ou 1).
Tipos de Operandos aceitos
Na saída Q dos Temporizadores os parâmetros aceitos são valores que contenham
tamanho de 1 bit (nível 0 ou nível 1), ou seja, variáveis que contenham também tamanho de 1
bit. Elas podem ser:
%Qxx (Saídas Digitais);
%Mxx (Bits de Memória);
%MRxx (Bits de Memória Retentiva);
%Txx.Q (Saídas dos Temporizadores);
%Cxx.Q (Saídas dos Contadores);
%LTxx (Led da IHM).
No valor de Preset do Timer os parâmetro aceitos são valores que contenham o
tamanho de 1 Word (valor de 0 a 65535).

48
Contadores
CONTADOR UP
Descrição: esta instrução faz a contagem de pulsos, com o incremento de uma
unidade a cada vez que o contato associado à entrada (CU) muda de estado desligado (nível
0), para estado ligado (nível 1).
Quando o valor atual do Contador (%Cxx.V) se igualar ao valor de preset (%Cxx.P)
então a saída (E) do Contador será acionada.
Quando o Reset (R) do contador for habilitado, o valor atual do Contador (%Cxx.V)
será igual ao valor zero.
No exemplo ao lado, o valor do preset
está especificado com o número quatro (4),
isto significa que, quando (%I0.0) passar de
nível lógico 0 para nível lógico 1 quatro
vezes, a saída (E) do contador será
acionada.
Note que a contagem começa de 0, que é
o valor inicial, até o valor do preset do
contador (%Cxx.P), especificado com o
número 4.
Se a entrada (%I0.1) for acionada, a saída
(E) do contador será imediatamente
desacionada e o valor atual do contador
será zerado.

49
CONTADOR DOWN
Descrição: esta instrução faz a contagem de pulsos, com o decremento de uma
unidade a cada vez que o contato associado à entrada (CD) mudar de estado desligado (nível
0), para estado ligado (nível 1).
O valor atual do Contador (Cxx.V) é inicialmente carregado com o valor do preset
(Cxx.P). Quando o valor atual do Contador se igualar a zero, a saída do Contador (E) será
acionada.
Quando o Preset (P) do contador for habilitado, o valor do contador atual será igual ao
valor do preset.
No exemplo ao lado, o valor do preset
está especificado com o número quatro (4),
isto significa que, quando (%I0.0) passar de
nível lógico 0 para nível lógico 1 quatro
vezes, a saída (E) do contador será
acionada.
Note que a contagem começa com o valor
do preset, especificado com o número 4, até
o número zero. Se a entrada (%I0.1) for
acionada, a saída (E) do contador será
imediatamente desacionada.

50
CONTADOR UP / DOWN
Descrição: esta instrução faz a contagem de pulsos, com o incremento de uma
unidade a cada vez que o contato associado à entrada (CU) muda de estado desligado (nível
0), para estado ligado (nível 1) ou com o decremento de uma unidade a cada vez que o
contato associado à entrada (CD) muda de estado desligado (nível 0), para estado (nível 1).
Quando o valor atual do contador (%Cxx.V) for igual ou maior ao valor do preset
(%Cxx:P), a saída (E) do contador será acionada. Já, quando o valor atual do contador for
menor que o valor do preset, a saída será desacionada.
Quando o valor atual do contador se igualar a zero, a saída (D) será acionada.
Quando o Reset (R) do contador estiver habilitado, o valor do contador atual será
zerado.
Quando o Set (S) do contador estiver habilitado, o valor do contador atual será igual
ao valor do preset e a saída (E) imediatamente ficará acionada.
Parâmetros dos Contadores:
%Cxx: Número do contador (C0 a C31), definido pelo usuário.
%Cxx:P: Valor do Preset do contador, definido pelo usuário. (Número inteiro de 0 a
65535).
%Cxx.V: Valor Atual da contagem definido por software Este valor é incrementado a
cada pulso recebido pela entrada (CU) do contador. (Número inteiro de 0 a 65535).
CU: Entrada dos pulsos do contador UP, definido pelo usuário. Bit (0 ou 1).
CD: Entrada dos pulsos do contador DOWN, definido pelo usuário. Bit (0 ou 1).
P: Preset, definido pelo usuário. Bit (0 ou 1).
S: Set definido pelo usuário. Quando ativado, a contagem atual do contador irá
apresentar o valor do preset. Bit (0 ou 1).
R: Reset definido pelo usuário. Quando ativado, a contagem atual do contador irá
apresentar o valor zero. Bit (0 ou 1).
E: Status de saída do contador Up definido por software. É ativada quando o valor
atual de contagem se igualar ao valor do preset do contador. Bit (0 ou 1).
D: Status de saída do contador Down definido por software. É ativada quando o valor
atual de contagem se igualar a zero.Bit (0 ou 1).

51
CONTADOR RÁPIDO
Descrição: Esta instrução é destinada na contagem de pulsos recebidos pela entrada
rápida (pinos CR0+ e CR0-). Possibilitando uma freqüência máxima de 5 Khz.
A cada pulso recebido na entrada rápida, é incrementado o valor atual de contagem
(Crx.V) no bloco do contador rápido (Cr0. a Cr7).
Estando a entrada Enable (E) habilitada é feito uma comparação do valor atual
(Crx.V) com o valor do Preset (Crx.P) do bloco do contador rápido. Caso o valor atual for
igual ou maior que o valor do preset o bit relacionado ao bloco (Crx.Q) será acionado.
Caso a entrada Enable (E) não estiver habilitada, a comparação não será efetuada, no
entanto, o valor atual da visualização continua sendo incrementado a cada pulso recebido da
entrada rápida.
O valor atual do bloco do contador rápido pode ser zerado a qualquer instante através
do acionamento do Reset (R) no bloco do contador rápido.
Parâmetros do Contador rápido
%CRx: Número do bloco do contador rápido (Cr0 a Cr7), definido pelo usuário.
Podendo ter até 8 blocos em apenas um programa;
%CRx.P: Valor do Preset do contador definido pelo usuário. (Número inteiro de 0 a
65535).
%CRx.V: Valor Atual da contagem definido por software Este valor é incrementado a
cada pulso recebido pela entrada (E) do contador. (Número inteiro de 0 a 65535).
R: Reset do contador definido pelo usuário . Bit (0 ou 1);
E: Entrada do contador definido pelo usuário. Bit (0 ou 1).
%CRx.Q: Status de saída do contador rápido. Bit (0 ou 1). Indica que o valor atual do
contador rápido (Crx.V) já chegou ao valor de preset (Crx.P) do contador rápido,
acionando, portanto, esta saída.
Tipos de operandos aceitos
O programador ao utilizar os Contadores UP, DOWN, UP-DOWN e Rápido, devem
seguir as seguintes regras:
Na saídas dos Contadores os parâmetros aceitos são valores que contenham tamanho
de 1 bit (nível 0 ou nível 1), ou seja, variáveis que contenham também tamanho de 1 bit. Elas
podem ser:
%Qxx (Saídas Digitais);
%Mxx (Bits de Memória);
%MRxx (Bits de Memória Retentiva);
%Txx.Q (Saídas dos Temporizadores);
%Cxx.Q (Saídas dos Contadores);
%LTxx (Led da IHM).
No valor de Preset dos contadores os parâmetro aceitos são valores que contenham o
tamanho de 1 Word (valores inteiros de 0 a 65535).

52
Estas instruções têm como função comparar dois valores, caso estes valores
satisfaçam a condição de comparação e a entrada do comparador estiver acionada, então a
saída do comparador será acionada, habilitando assim, por exemplo, uma saída.
IGUAL (= =)
No exemplo acima, quando a entrada %I0.0 estiver habilitada inicia-se a comparação
de igualdade entre o operando 1 e o operando 2. Caso eles sejam iguais, o resultado será
nível lógico 1, e conseqüentemente a saída será acionada. Já, se o operando 1 for diferente
ao operando 2, o resultado será nível lógico 0, e conseqüentemente a saída será
desacionada.
MAIOR QUE (>)
entre o operando 1 e o operando 2. Caso o operando 1 seja maior que o operando 2, o
resultado será nível lógico 1, e conseqüentemente a saída será acionada. Já, se o operando 1
for menor ou igual ao operando 2, o resultado será nível lógico 0, e conseqüentemente a saída
será desacionada.
MENOR QUE (<)
entre o operando 1 e o operando 2. Caso o operando 1 seja menor que o operando 2, o
for maior ou igual ao operando 2, o resultado será nível lógico 0, e conseqüentemente a saída
será desacionada.

53
MAIOR OU IGUAL QUE (> =)
entre o operando 1 e o operando 2. Caso o operando 1 seja maior ou igual ao operando 2, o
for menor que operando 2, o resultado será nível lógico 0, e conseqüentemente a saída será
desacionada.
MENOR OU IGUAL QUE (< =)
entre o operando 1 e o operando 2. Caso o operando 1 seja menor ou igual ao operando 2, o
for maior que o operando 2, o resultado será nível lógico 0, e conseqüentemente a saída será
desacionada.
NÃO IGUAL (< >)
de igualdade entre o operando 1 e o operando 2. Caso eles sejam diferentes, o resultado será
nível lógico 1, e conseqüentemente a saída será acionada. Já, se o operando 1 for igual ao
operando 2, o resultado será nível lógico 0, e conseqüentemente a saída será desacionada.

54
Estas instruções têm como função executar operações aritméticas de dois operandos e
colocá-lo em um operando de resposta (RES).
Soma
Quando habilitado através da entrada E, executa a soma de OPR1 + OPR2 e coloca o
resultado em RES.
Subtração
Quando habilitado através da entrada E, executa a Subtração em OPR1 do valor de
OPR2 e coloca o resultado em RES.
Multiplicação
Quando habilitado através da entrada E, executa a multiplicação de OPR1 por OPR2 e
coloca o resultado em RES.
Divisão
Quando habilitado através da entrada E, executa a divisão de OPR1 por OPR2 e
coloca o resultado em RES.

55
E7.1 – Projetar um sistema de alarme contra intrusos em um setor industrial. Um sensor
instalado na porta de entrada envia nível lógico baixo quando a porta esta aberta e nível lógico
alto quando a mesma está fechada. Sempre que a porta se abre, dispara-se um temporizador
que conta 15 segundos e se ao fim da contagem o sistema não estiver desarmado (mediante
o acionamento de um interruptor) uma sirene é acionada identificando a entrada de uma
pessoa não autorizada.
E7.2 – Um sistema de furação deve ser automatizado. Ele é constituído por um sensor de
presença de peça, uma chave habilitadora de processo, uma chave de emergência, um motor,
um eletroímã e um sinalizador luminoso. Estando a chave habilitadora acionada, quando o
operador depositar uma peça que será reconhecida pelo sensor de presença, aciona-se o
eletroímã para fixação da peça e o sinalizador luminoso indicando que o processo está em
execução. Também se aciona o motor que fará a furação e o mesmo deve permanecer
acionado por 5 segundos. Após este tempo, desliga-se o motor, desliga-se a sinalização
luminosa e o eletroímã.
Se alguma situação de risco for identificada pelo operador, mediante o acionamento da chave
de emergência, todas as saídas devem ser desacionadas.
E7.3 – Projete um multivibrador astável que deve colocar em uma saída do CLP um
freqüência de 10Hz.
E7.4 – Idem ao anterior com freqüência de 35Hz.
E7.5 – Otimizar um sistema de iluminação de um hall de recepção de uma empresa. Há um
sensor que identifica a chegada de pessoas ao hall. Sempre que houver pessoas no hall deve-
se acionar a iluminação que é controlada por uma saída do CLP. Quando o sensor de
presença for desacionado, aguarda-se 5 segundos para que a iluminação apague.
E7.6 – Um estacionamento contém 200 vagas. O acesso ao estacionamento é controlado por
um semáforo com uma lâmpada vermelha e uma lâmpada verde. Há um sensor que identifica
a chegada de carros e um sensor que identifica a saída de carros. Se houver vagas
disponíveis no estacionamento o semáforo deve apresentar o semáforo verde ligado, caso não
haja vagas deve apresentar a lâmpada vermelha ligada informando ao motorista que não há
vagas disponíveis.
E7.7 – Automatizar um cancela de supermercado. O sistema deverá conter um sensor para
verificar a presença de veículos. Um motor é o responsável por controlar a cancela, sendo que
há 2 saídas dedicadas ao controle do motor (abre e fecha). Quando o veículo se retirar do
campo de atuação do sensor deve-se contar um tempo de 5 segundos para que a cancela
seja fechada.
E7.8 – Uma empresa de conformação de materiais pretende diminuir em 7% os gastos
referentes com a concessionária de energia elétrica. Para tanto, o engenheiro especifica que
os motores das 4 máquinas de conformação não devem ser ligados ao mesmo tempo.
Implemente um sistema que realize esta operação com o uso de uma chave que ao ser
acionada liga o 1º motor e a cada 9 segundos liga o próximo motor.

56
VIII – Implementação de Projetos de Sistemas Seqüenciais
Para desenvolvimento de sistemas seqüenciais há uma metodologia muito eficaz que
já tem sido adotada como uma linguagem de programação de CLP’s: GRAFCET.
GRAFCET
Em 1975, um grupo de trabalho chamado Logical Systems da AFCET - Association
Française de Cybernétique Economique et Technique por iniciativa de Michel Blanchard, líder
do grupo, criar um comitê para mudança da padronização de sistemas lógicos automatizados.
Gerentes industriais e pessoas do meio acadêmico se reuniram com um difícil objetivo: tentar
definir um formalismo simples, aceito por todos e bem adaptado para representação da
evolução de sistemas seqüenciais de modo a facilitar a implementação de projetos tanto do
ponto de vista de hardware como software. No início o trabalho consistia em desenhar
diferentes aproximações para o modelamento dos sistemas automáticos. Três grandes
ferramentas se distinguiram: gráficos seqüenciais, gráficos de estado e sistemas lógicos
evolutivos.
A análise dos prós e contras destas ferramentas originou o GRAFCET em 1977 cujo
nome marcava tanto a origem desta ferramenta de modelagem quanto sua identidade (Graphe
Fonctionnel de Commande Etape-Transition).
No dia 13 de Dezembro de 1979, 250 professores, pesquisadores e gerentes
industriais se reuniram para explicar e tentar difundir a ferramenta de modelamento GRAFCET
e, então Michel Blanchard e seu sucessor Laurent Tourres propuseram a padronização pela
associação francesa AFNOR que foi cedida em 1982, já muito difundida nos meios
acadêmicos.
Em 1987 (em seu 10º aniversário) foi apresentado um relatório constando o grande
sucesso na área de Educação e declarando como requisito aos elevados programas de
formação técnica e, como já começou a despertar grande interesse internacional, documentos
referentes ao GRAFCET começaram a ser traduzidos em inglês, alemão, japonês e russo.
Com o grande sucesso o grupo Logical Systems desejava obter os primeiros retornos
em nível industrial e graças aos incansáveis esforços de Paul BRARD (La Télémécanique
Electrique), o GRAFCET foi padronizado internacionalmente em 1988 com o nome de SFC –
Sequential Function Chart.
Características do GRAFCET
Facilidade de interpretação;
Modelagem do seqüenciamento;
Modelagem de funções lógicas;
Modelagem da concorrência;
Origem na França nos meados dos anos 70;
Norma IEC 848 (norma francesa NF C03-190);
Fabricantes de CLP adotam o GRAFCET como linguagem de programação;

57
Descrição do Grafcet
O GRAFCET (GRÁfico Funcional de Comando Etapa Transição) é um método gráfico
que permite descrever, em forma de diagrama, as fases de funcionamento de automatismos
seqüenciais.
È constituída pelos seguintes elementos: etapas, transições, arcos, receptividade,
ações e regras de evolução.
Etapa
Uma etapa é um estado no qual o comportamento do circuito de comando não se
altera frente a entradas e saídas. Em um dado instante uma etapa pode estar ativa ou inativa.
O conjunto de etapas ativas num determinado instante determina a situação em que se
encontra o Grafcet.
Etapa inicial é a etapa que se torna ativa logo após início do funcionamento do Grafcet.
Transição
Representada graficamente por traços nos arcos orientados que ligam etapas, a
significar a evolução do Grafcet de uma situação para outra.
Em um dado instante, uma transição pode está válida ou não.
Uma transição está válida quando todas as etapas imediatamente precedentes
estiverem ativas.
A passagem de uma situação para outra só é possível com a validade de uma
transição, e se dá com a ocorrência da transição.
Receptividade
Representa uma condição associada a uma transição, cujo valor depende do estado do
processo físico e que autoriza o disparo dessa transição.
Quando em estado lógico verdadeiro, irá habilitar a ocorrência de uma transição válida.
Uma receptividade é associada a:
Variáveis lógicas oriundas de sinais de entrada do sistema
Variáveis internas de controle
Resultado da comparação de contadores e temporizadores
Informação do estado de uma outra etapa
Condicionada a uma determinada situação do Grafcet
Arcos orientados
Indicam a seqüencialização do Grafcet pela interligação de uma etapa a uma transição
e desta a outra etapa. O sentido convencionado é de cima para baixo, quando não for o caso,
deve-se indicá-lo.

58
Ação
As ações representam os efeitos que devem ser obtidos sobre os mecanismos
controlados em uma determinada situação (“o que deve ser feito”). Representam também
ordens de comando (“como deve ser feito”).
As ações por sua vez podem conter as seguintes ordens de comando:
Ordem CONTÍNUA
Tipo de ordem de comando cuja emissão depende da ativação da etapa a qual estiver
associada.
Ordem CONDICIONAL
Tipo de ordem de comando cuja emissão além da ativação da etapa associada,
depende de uma outra condição lógica a ser satisfeita.
Com RETARDO
Trata-se do caso particular de ordem condicional em que a dependência é associada a
um retardo de tempo.

59
LIMITADA NO TEMPO
A ordem é emitida logo após a ativação da etapa, porém com duração limitada a um
valor de tempo específico.
IMPULSIONAL
Semelhante à limitada, mas com tempo de duração “infinitesimalmente” pequeno
(corresponde ao ciclo de varredura do CLP comum).
MEMORIZADA
Ação específica para ligar (SET) e outra para desligar (RESET).
Alternância Etapa – Transição
Qualquer que seja uma seqüência percorrida em um GRAFCET deve sempre existir
uma alternância entre Etapa e Transição, isto é:
Duas etapas nunca podem estar ligadas diretamente, pois devem estar separadas por
uma transição.

60
Duas transições nunca podem estar ligadas diretamente, mas devem estar separadas
por uma etapa.
Sendo assim, não são permitidas as seguintes estruturas:
Em um modela GRAFCET,
tipicamente:
Os sinais provenientes dos
detectores são associados às
receptividades;
As ordens enviadas aos
atuadores estão associadas às
ações;
As etapas e as transições definem
a estrutura do programa do
controlador.
Situação inicial
Conjunto de etapas que devem estar ativas quando do início do funcionamento do
sistema de comando. Composta de pelo menos uma etapa. A simbologia da(s) etapa(s)
inicial(s) é composta por um quadrado com a borda em negrito ou mesmo com um quadrado
interno.
Evolução entre situações
A evolução de um Grafcet de uma situação a outra corresponde à ocorrência de uma
transição.
A ocorrência de uma transição possui tempo de duração impulsional (ciclo de varredura
no CLP comum).
Na ocorrência de uma transição, ocorre a desativação de todas as etapas
imediatamente precedentes, e a ativação de todas as etapas imediatamente seguintes.

61
Estruturas de GRAFCET
Seqüência Única
Caracteriza-se por apresentar um fluxo unidirecional, sem ramificações:
Divergência em OU
Caracteriza-se por ramificações onde há a opção de mais de um fluxo para a evolução
do sistema. A transição a ocorrer primeiro conduzirá a seqüência do automatismo.
Possíveis Representações
Divergência em E ou Paralelismo
Quando duas ou mais seqüências devem ser executadas ao mesmo tempo.
O paralelismo só é encerrado quando todas as suas seqüências estiverem concluídas
(sincronicidade).

62
Exemplos de Sistemas baseados em GRAFCET
Máquina de Estampar Peças
O sistema é constituído de um dispositivo de carregamento de peças que atua por
gravidade. Sendo acionada a chave de partida (PTD) o cilindro 1, comandado pela eletro-
válvula EV1, empurra a peça ao local de estampagem (detectado pelo sensor S1). Dessa
forma, o estampo desce, mediante o acionamento da eletro-válvula EV2 e deve permanecer
estampando a peça por 2s. O sensor S2 indica o fim-de-curso do cilindro onde está o
estampo. Após este tempo, aciona-se o cilindro 3 por meio da EV3 deslocando a peça para
cima e ao mesmo tempo aciona-se a EV4 para com um jato de ar descartar a peça já
estampada. O descarte é confirmado pelo acionamento do Foto-sensor.
Modelo de GRAFCET
Melhore o desempenho do sistema provendo um contador de peças estampadas. O
contador devidamente programado pelo usuário deve desligar automaticamente quando o
número de peças estampadas for igual ao programado e acionar um sinal sonoro.

63
Máquina Dispensadora de bebidas
A máquina é capaz de liberar três tipos de bebidas: café, chocolate quente e leite com
café. O sistema começa a trabalhar quando a chave de partida (PTD) for acionada, assim o
dispositivo alimentador de copos é ligado colocando o copo em posição para preparo de
bebida, identificado pelo sensor SC. Os silos onde se encontram os ingredientes liberam-nos
mediante o acionamento de suas respectivas eletro-válvulas. Há 3 botões por meio dos quais
o usuário informa a quantidade de açúcar na bebida: A1 – Sem Açúcar; A2 – Doce; A3 – Muito
doce; Também há 3 botões que selecionam o tipo de bebida:
B1 – Café (3 segundos) e água quente (5 segundos);
B2 – Café (2 segundos), leite (3 segundos) e água quente (5 segundos);
B3 – Leite (2 segundos), Chocolate (3 segundos) e água quente (5 segundos).
Modelo de GRAFCET

64
Sistema de Carregamento de Vagões
Com a chave de partida acionada (PTD), ao chegar um novo vagão (sensor S3
acionado) liga-se o motor da esteira, a eletro-válvula Y1 que libera o minério contido no silo, e
desliga-se o solenóide Y2 que impede que o vagão se mova. O Sensor B1 é um sensor de
pesagem que aciona quando o vagão se encontrar carregado. Quando isso ocorrer, a eletro-
válvula Y1 deve desligar e aguarda-se 7 segundos para que todo o minério presente na esteira
possa ir para o vagão. Após este tempo, aciona-se o solenóide Y2 possibilitando o movimento
do vagão.
A partir deste instante sem em 15 segundos não houver chegado um novo vagão, o
motor da esteira desliga-se, caso contrário, dá-se inicio ao processo de enchimento do vagão.
Modelo de GRAFCET

65
Célula de Manufatura em Mesa Circular
A célula de manufatura é constituída de três subsistemas: Alimentador de peças,
furação e controle de qualidade. Para tanto, temos como atuadores:
- Cinco atuadores pneumáticos lineares: A, B, C, D, E;
- Um atuador pneumático angular: F;
- Dez sensores fim-de-curso para cada atuador pneumático: X+: fim-de-curso de avanço;
X-: fim-de-curso de retorno;
- Sensores de presença de peça em cada Pallet: PP1, PP2, PP3;
- Chave de partida: P;
Os três processos devem acontecer de forma simultânea devido o motivo de que com
a rotação da mesa (atuador F) todos os pallets são deslocados para a próxima etapa.
Para o início do processo é necessário que a chave de partida seja acionada e que
todos os atuadores pneumáticos estejam recuados além de que haja, pelo menos, um pallet
carregado com peça.
O sistema 1 deve alimentar o pallet mediante o acionamento do atuador A que desloca
a peça para o pallet e o retorno do atuador a posição recuada. O sistema de furação deve fixar
a peça (avanço do atuador B) e realizar a furação com o avanço e retorno do atuador C e, por
fim, recuar o atuador B para que a peça fique livre. O sistema de verificação ocorrerá da
seguinte maneira: O atuador D avança sobre o furo e se o atuador realizar todo seu avanço
em menos de 5 segundos está comprovado que a furação está correta e a peça deverá ser
enviada para uma esteira para continuação do processo (avanço e retorno do atuador E), caso
isso não ocorra, o atuador D retorna e é necessário que a peça seja retirada pelo operador.
Modelo de GRAFCET

66
Conversão GRAFCET-LADDER
Muitos CLP’s já trazem suporte a linguagem GRAFCET ou SFC como visto pela norma
IEC61131-3, entre eles podemos citar: Siemens, Allen Bradley, Schneider, Rockwell
Automation, e outros. Porém há uma gama de fabricantes, principalmente de pequeno e médio
porte que possuem como linguagens de programação apenas o LADDER e IL.
Para tanto é interessante desenvolvermos uma metodologia que nos permita aplicar as
facilidades proporcionadas pelos conceitos de elaboração de sistemas automatizados com
GRAFCET.
Será abordado, portanto, um método que consiste na obtenção do diagrama LADDER
em três etapas: LADDER das transições, LADDER das etapas e LADDER das ações. Para
uma imediata assimilação, tomaremos o exemplo a Máquina de estampar peças.
LADDER das Transições
Para cada transição do GRAFCET será alocado um bit de memória do CLP (para o
CLP KL640, endereçados por %Mn). Como à cada transição está associada uma
Receptividade (função lógica) o que fazemos é converter esta função lógica em linguagem
LADDER tendo como saída a memória associada a respectiva transição.
GRAFCET LADDER Transições

67
LADDER das Etapas
Assim como para cada transição foi associado um bit de memória, para cada etapa
também haverá um bit de memória. Todas etapas serão acionadas por instruções do tipo SET
e serão desacionadas por instruções do tipo RESET.
Como visto anteriormente, a condição para que o sistema evolua, ou seja, para que o
processo ocorra é que a etapa a ser acionada depende de que a etapa anterior esteja
acionada e a transição ocorra e, assim a etapa anterior desliga e a etapa posterior aciona-se.
LADDER Etapas

68
Eventualmente podem-se unir os LADDER de Transições e Etapas não utilizando bits
de memória para as transições e aplicando diretamente suas receptividades no LADDER das
Etapas. Neste caso haverá uma economia de utilização de memória de dados e de programa,
o que é vital para processos de grande complexidade.
LADDER das Ações
Nesta última fase do projeto utilizaremos os bits de memória de cada etapa para
acionar as saídas do CLP que comandarão os atuadores no processo. As etapas que não
possuem ações não será inseridas no diagrama LADDER.

70
E8.1 - Controle de 3 Esteiras com monitoramento dos Motores
Missão: Comandar o ligamento e desligamento de três esteiras em diferentes tempos. Há um
circuito de monitoramento de falha em motores que deve ser utilizado para segurança do
sistema.
Três esteiras que transportam
amendoins João Ponês ser inicializadas e
desligarem em diferentes tempos.para
garantir um transporte seguro e sem
interrupções.
Quando o botão de inicio for
pressionado, as esteiras devem ligar
seqüencialmente em intervalos de 5
segundos sendo a esteira 3 a primeira a
ligar.
Quando o botão de parada for
pressionado, as esteiras desligam também
seqüencialmente em 5 segundos porém a
primeira a desligar deve ser a esteira 1.
Falha de Motor
Cada motor possui um sensor de
corrente que uma vez acionado indica que
o mesmo está sobrecarregado.
Quando qualquer dos três motores estiver nessas condições, todos devem
imediatamente ser desligados e um painel com três lâmpadas deve informar qual motor está
com defeito.

71
E8.2 - Controle de Temperatura e Ventilação de Estufa
Missão: Controlar a luminosidade e a temperatura de uma estufa mediante um sistema
automático de abertura e fechamento do teto.Há um sistema de aquecimento interno que é
ativado quando a temperatura cai abaixo de um determinado valor. Todos os motores devem
ser monitorados e para que suas falhas possam ser informadas.
A estufa também é um local de
mostra e venda de plantas. O teto
solar é aberto para ventilação e
fechado dependendo da
temperatura.
Controle de Ventilação:
O teto solar é controlado por um
motor AC 3~ com reversão (M1). Há
dois fins-de-curso que detectam as
posições limite do teto (S2 – aberto e
S3 – fechado).
Sistema de Aquecimento:
Quando a temperatura no interior
da estufa cai abaixo de determinado
valor, o ventilador M2 é acionado
para espalhar ar quente. Quando a
temperatura retornar ao valor
desejado é desligado.
Falha dos Motores:
Há sensores instalados nos motores que são acionados quando a corrente nos mesmos
estiver muito elevada. Quando qualquer um dos motores estiver com falha, ambos devem
permanecer desligados e um painel com dois sinalizadores luminosos deve informar onde
ocorreu o problema.
Sistema Manual:
Há ainda uma chave que uma vez acionada permite fazer a seleção entre teto automático
e teto fechado. Quando esta chave estiver acionada, o teto deve permanecer fechado.

72
E8.3- Controle de Iluminação em um hall de produção
Missão: Controlar o acendimento automático da iluminação de um hall de produção. As
lâmpadas acender e pagar gradativamente em resposta as mudanças do nível de iluminação
natural. Também é possível acender ou apagar automaticamente cada nível de iluminação.
Falhas no sistema de iluminação devem ser sinalizadas.
Há três grupos de iluminação
cada um composto por 12 luminárias
para lâmpadas fluorescentes.
Este sistema garante uma
iluminação adequada, economia de
energia e promove um nível de
iluminação constante durante todo o
dia.
Sensoriamento:
Há um sensor de luminosidade
que apresenta 4 saídas digitais: cada
saída corresponde a um nível de
iluminação.
Sistema das Luminárias:
Como o sistema elétrico é trifásico
e as Lâmpadas são de 220V, há um
arranjo especial para garantir a correta
tensão em cada lâmpada:
Fase 1: Todas as 1ªs, 4ªs, 7ªs e 10ªs luminárias. São ativadas por um contator K1.
Estágios de Iluminação:
Os estágios são controlados pelas saídas do sensor, dessa forma há quatro estágios:
Estágio 0: Todas as lâmpadas apagadas;
Estágio 1: Fase 1 ligada;
Estágio 2: Fase 1 e 2 ligadas;
Estágio 3: Fase 1, 2 e 3 ligadas.
Operação manual:
Há um chave que seleciona operação manual se a mesma estiver ligada. Assim sendo,
são habilitadas 3 chaves que podem ligar ou desligar cada fase.
Sinalização de falha:
Os contatores que comandam as três fases têm suas correntes medidas por sensores
que identificam sobre-carga e estando algum deles acionado, deve-se desligar o respectivo
contator e em sinalizar em um painel luminoso a fase com falha.

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