LEITURA DIGITAL DE CONTROLE LOGICO

Prévia do material em texto

W
BA
10
87
_V
1.
0
CONTROLADORES LÓGICOS 
PROGRAMÁVEIS EM INSTALAÇÕES 
INDUSTRIAIS
2
Bruno Henrique Oliveira Mulina
São Paulo
Platos Soluções Educacionais S.A 
2022
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS 
EM INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS
1ª edição
3
2022
Platos Soluções Educacionais S.A
Alameda Santos, n° 960 – Cerqueira César
CEP: 01418-002— São Paulo — SP
Homepage: https://www.platosedu.com.br/
Head de Platos Soluções Educacionais S.A
Silvia Rodrigues Cima Bizatto
Conselho Acadêmico
Alessandra Cristina Fahl
Ana Carolina Gulelmo Staut
Camila Braga de Oliveira Higa
Camila Turchetti Bacan Gabiatti
Giani Vendramel de Oliveira
Gislaine Denisale Ferreira
Henrique Salustiano Silva
Mariana Gerardi Mello
Nirse Ruscheinsky Breternitz
Priscila Pereira Silva
Coordenador
Mariana Gerardi Mello
Revisor
Leandro José Cesini da Silva
Editorial
Beatriz Meloni Montefusco
Carolina Yaly
Márcia Regina Silva
Paola Andressa Machado Leal
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)_____________________________________________________________________________ 
Mulina, Bruno Henrique Oliveira
Controladores lógicos programáveis em instalações 
industriais / Bruno Henrique Oliveira Mulina. – São Paulo: 
Platos Soluções Educacionais S.A., 2022.
32 p.
ISBN 978-65-5356-359-9 
1. Instalações industriais. 2. Máquinas elétricas. 3. Lógica 
programável. I. Título.
CDD 333.7932
_____________________________________________________________________________ 
 Evelyn Moraes – CRB: 010289/O
M957c 
© 2022 por Platos Soluções Educacionais S.A.
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida ou 
transmitida de qualquer modo ou por qualquer outro meio, eletrônico ou mecânico, incluindo 
fotocópia, gravação ou qualquer outro tipo de sistema de armazenamento e transmissão de 
informação, sem prévia autorização, por escrito, da Platos Soluções Educacionais S.A.
https://www.platosedu.com.br/
4
SUMÁRIO
Apresentação da disciplina __________________________________ 05
Visão geral sobre CLPs. Introdução à linguagem Ladder _____ 07
Lógica programável. Fundamentos de sistemas de controle 
usando CLPs _________________________________________________ 17
Aplicação de controladores lógicos programáveis em processos 
industriais ___________________________________________________ 29
Projetos de controladores lógicos programáveis aplicados em 
acionamento de máquinas elétricas _________________________ 41
CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS EM 
INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS
5
Apresentação da disciplina
Seja bem-vindo à disciplina Controladores lógicos programáveis em 
instalações industriais! Durante nossas aulas, aprenderemos sobre os 
controladores lógicos programáveis, os CLPs, equipamentos muito 
úteis na era atual da industrialização. Graças a eles, é possível levar 
ao ambiente industrial todas as facilidades providas pela computação. 
Um CLP é basicamente um computador, com todas as características 
inerentes a esse dispositivo, porém desenvolvido para controlar 
aplicações industriais. Ciente disso, fica fácil entender o porquê de esse 
equipamento ser tão importante na indústria. 
Imagine que será desenvolvida toda uma linha de produção nova. São 
muitos equipamentos para serem monitorados, enviando e recebendo 
comandos a todo instante. Agora, imagine tudo isso feito a partir de 
dispositivos como contatores temporizados, relés de manutenção de 
estado e mais uma infinidade de relés e contatores especializados em 
uma única ação, utilizados apenas para o controle do processo. Qual 
seria o tamanho do painel de comando necessário para armazenar 
todos esses componentes? E o volume de fios necessários para ligar tais 
elementos? E quanto à manutenção? Para tornar esse ambiente mais 
amigável, temos o CLP.
Utilizando um CLP, é possível ligar todos os equipamentos em um 
único componente, a partir de ferramentas de programação, e integrar 
as funções necessárias para a realização das tarefas. Desse modo, 
todo o controle do processo estará concentrado em alguns poucos 
equipamentos, integrados por meio de ferramentas computacionais, 
que permitem ao operador ter todas as informações próximas e ao 
6
alcance de um computador. Dar manutenção ao sistema ou aplicar 
ajustes no processo agora é feito por meio de programação.
Ao utilizar os CLPs na indústria, não podemos nos esquecer dos 
especialistas em comandos elétricos, peças-chaves que conhecem 
detalhes sobre as práticas a serem seguidas para uma ótima operação 
dos processos industriais. Por esse motivo, o CLP tem como principal 
linguagem de programação a Ladder, que permite sua programação de 
maneira semelhante à construção de um diagrama de acionamentos 
elétricos.
Então, ao longo de nossa disciplina, conheceremos os detalhes 
construtivos do CLP e entenderemos como são os sinais de entradas e 
saídas, as ligações elétricas e as preocupações envolvidas na conexão de 
elementos ao CLP. Além da parte física, serão abordados os princípios 
da programação em Ladder, destacando-se a aplicação de diferentes 
conceitos no desenvolvimento de programas de automação. Desse 
modo, você será capaz de utilizar o CLP em suas aplicações, tirando o 
máximo proveito de suas capacidades e das vantagens trazidas por esse 
componente. 
Esperamos que você possa aproveitar os conteúdos apresentados ao 
longo da disciplina, produzidos a fim de auxiliá-lo nesse assunto tão 
importante. Bons estudos!
7
Visão geral sobre CLPs. Introdução 
à linguagem Ladder
Autoria: Bruno Henrique Oliveira Mulina
Leitura crítica: Leandro Jose Cesini da Silva
Objetivos
• Compreender o funcionamento do CLP e suas 
partes.
• Aprender sobre os conceitos da linguagem Ladder.
• Identificar como o CLP interage com o ambiente 
industrial por meio de suas entradas e saídas.
8
1. Introdução
No início da era industrial, a linha de produção era desenvolvida 
de maneira a atender à fabricação de um único tipo de produto. O 
controle do processo realizado por painéis de comandos elétricos era 
desenvolvido de modo a atender às necessidades daquele momento. 
Caso houvesse alguma mudança na linha de produção, era necessário 
refazer por completo o sistema de controle, o que incluía novos painéis 
elétricos, resultando em grandes paradas na produção.
Porém, na década de 1970, as indústrias, principalmente a 
automobilística, precisavam de algo que permitisse flexibilizar suas 
linhas de produção, adequando-as rapidamente às mudanças. Foi nesse 
ambiente que surgiu o Controlador Lógico Programável, ou CLP, como 
solução para essa nova demanda, e que se mantém como ferramenta-
chave dos projetos de controle de processos na indústria.
1.1 O que é um CLP?
Pela definição, um Controlador Lógico Programável (CLP) é um aparelho 
eletrônico programável que permite o armazenamento de instruções 
necessárias para o desenvolvimento de uma aplicação que, baseada em 
leituras de entradas e saídas, é capaz de controlar máquinas e processos 
(PETRUZELLA, 2014).
O CLP foi desenvolvido na década de 1970 pela General Motors, de 
modo a permitir a construção de painéis de comando elétricos que 
pudessem ser rapidamente reconfigurados, com pouca ou nenhuma 
modificação física (FRANCHI; CAMARGO, 2009). Para isso, os circuitos de 
relés dedicados foram substituídos por um sistema computacional, que 
pudesse ser programado. A Figura 1 compara painéis de comandos com 
e sem a presença de um CLP.
9
Figura 1 – Comparativo entre painéis de comandos elétricos: 
a) Sem CLP. b) Com CLP
Fonte: adaptada de ChiccoDodiFC/iStock.com/ Shutterstock.com.
O CLP traz ao ambiente industrial as vantagens dos sistemas 
computadorizados, tais como: simplicidade na instalação e configuração, 
flexibilidade nas aplicações, velocidade de execução, confiabilidade, 
compatibilidade com sistemas de comunicação e facilidade na 
verificação de defeitos (FRANCHI; CAMARGO, 2009). Essas vantagens 
tornam o CLP uma solução versátil e barata para o controle de 
diferentesprocessos.
Outro benefício trazido pelo CLP é a semelhança com os componentes 
antes usados nos painéis de comando. Essa similaridade ocorre tanto no 
modo de operação das entradas e saídas quanto em uma das linguagens 
de programação mais utilizadas (a linguagem Ladder), que usa simbologias 
e modo de programação semelhantes aos esquemas elétricos.
2. Partes de um CLP
Um CLP é composto por uma unidade lógica, módulos de entrada e 
saída e fonte de alimentação (PETRUZELLA, 2014).
10
2.1 Unidade lógica
A unidade lógica é composta de uma CPU (Unidade Central de 
Processamento), responsável pela execução das instruções, de um 
conjunto de memórias necessárias para o armazenamento do software 
a ser executado e das variáveis de estado do funcionamento do CLP, 
e de módulos de comunicação, que permitem ao CLP transmitir e 
receber informações de uma rede de comunicação externa.
Por ser uma parte bastante sensível, a unidade lógica contém diversas 
proteções que tornam o CLP robusto no ambiente industrial. Entre as 
proteções existentes, estão o isolamento optoelétrico, dois sinais de 
entrada e saída, a blindagem eletromagnética e a proteção contra poeira 
e umidade.
A memória do CLP é composta de uma memória não volátil, 
responsável por armazenar o software, e de uma memória volátil, para 
manipulação dos estados do CLP.
O módulo de comunicação possui duas funcionalidades: a gravação 
do programa e a transmissão dos dados para outros dispositivos. 
Esse módulo pode assumir diferentes configurações, de acordo com o 
modelo do CLP, sendo possível incluir uma interface com usuário através 
de uma tela e botões de interação, e/ou comunicação RS-232, RS-485, 
USB, Ethernet, ou tecnologias sem fio.
2.2 Módulos de entrada
As entradas de um CLP são os pontos de conexão nos quais serão 
ligados elementos que capturam estados do ambiente. São os 
pontos em que o CLP realizará a leitura de informações oriundas 
de, por exemplo, sensores e botoeiras. Devido aos diversos tipos de 
informações, os CLPs possuem diferentes formatos de leitura, sendo 
eles:
11
• Digital (ou discreta): recebe informações do tipo “0” ou “1”, 
podendo os níveis lógicos ser presença ou ausência de tensão, 
abertura ou fechamento de uma chave, entre outros.
• Analógica (ou contínua): realiza a leitura de valores analógicos, 
como tensão entre 0 e 10 Vcc, -10 e +10 Vcc, ou corrente de 4 a 20 
mA.
As entradas digitais de um CLP são construídas de modo a ficarem 
isoladas da unidade lógica. Por isso, um diagrama típico aplicado a cada 
entrada de sinal é composto de uma ponte retificadora e um circuito 
de filtragem. Desse modo, o sinal de entrada poderá ser tanto corrente 
contínua quanto alternada, já que ambos serão retificados e filtrados 
antes de serem enviados para a entrada do isolador.
As entradas de sinal do CLP podem ser vistas como bobinas de um 
relé, em que, no caso de passagem de corrente, é adotado que o sinal 
de entrada vale “1”, enquanto na situação sem corrente o sinal lido é 
“0”. Então, cada entrada de sinal deve ser, obrigatoriamente, um circuito 
no qual o elemento sensor (uma botoeira, por exemplo) permitirá ou 
não a passagem de corrente pela entrada de sinal do CLP. Para reduzir 
o número de conexões, é comum que as entradas possam ter uma 
conexão em comum. Por isso, é importante verificar se a ligação em uma 
entrada não gera nenhum curto-circuito com outras entradas.
Dito isso, os CLPs podem fornecer dois tipos de entradas: tipo dreno ou 
tipo fonte. Nas entradas tipo dreno, também chamadas de entradas 
PNP, a conexão de entrada de sinal deve drenar corrente do circuito 
no qual o sensor está conectado (a corrente deve entrar pela conexão; 
o terminal do CLP deve ser o negativo) (Figura 2.a), enquanto nas 
entradas tipo fonte, ou entradas NPN, a entrada de sinal deve ser a 
fonte de corrente para o circuito do sensor (a corrente deve sair pela 
conexão; o terminal do CLP deve ser o positivo da tensão) (Figura 2.b).
12
Figura 2 – Tipos de entradas de dados digitais em um CLP. 
a) Tipo dreno. b) Tipo fonte
Fonte: elaborada pelo autor.
A seguir, apresentaremos como são as saídas de dados em um CLP.
2.3 Módulos de saída
Os módulos de saída são aqueles que possuem conexões para 
enviar sinais para os atuadores realizarem alguma tarefa. Assim 
como nas entradas, existem saídas digitais, que fornecem apenas 
dois valores (“0” e “1”) e servem para atuadores com apenas dois 
estados de funcionamento, e saídas analógicas, que fornecem sinais 
contínuos, variando dentro da escala escolhida (0 a 5 Vcc, 0 a 10 Vcc e 
outros).
Os módulos de saída também são isolados com relação à parte 
lógica. Porém, dependendo do tipo de carga a ser acionada 
(corrente contínua ou alternada) e da velocidade de acionamento do 
atuador, existem três tipos de saídas digitais: saídas a relé, saídas a 
transistores e saídas a TRIAC. A Figura 3 mostra o esquema de cada 
saída. É importante perceber que, independentemente do tipo de 
saída, nenhum sinal de saída é alimentado diretamente com a 
fonte do CLP.
13
Figura 3 – Tipos de saídas digitais em um CLP. 
a) Relé. b) Transistor. c) TRIAC
Fonte: elaborada pelo autor.
A saída digital a relé (Figura 3.a) é indicada para acionar cargas de 
corrente contínua e alternada, provendo uma saída mais robusta e de 
maior capacidade, mas não é indicada para acionamentos frequentes, já 
que a vida útil do relé é reduzida (150 mil a 300 mil acionamentos), e sua 
velocidade de atuação é baixa.
A saída digital a transistor (Figura 3.b) é aplicada unicamente para 
corrente contínua, não sendo indicada para sinais de corrente elevada, 
acima de 1 A. A velocidade de chaveamento é elevada, e a vida útil desse 
tipo de saída é maior em comparação à saída a relé (cerca de 30 vezes 
maior que a saída a relé).
A saída digital a TRIAC (Figura 3.c) é recomendada para acionamento 
de cargas alternadas. Assim como a saída digital a transistor, tem uma 
velocidade de acionamento alta, vida útil cerca de 30 vezes maior que a 
saída a relé, e aciona cargas de no máximo 1 A.
3. Linguagem de programação Ladder
Uma vez que o CLP é uma ferramenta programável, é necessário 
transcrever a ideia de controle dos processos por meio de uma 
sequência de instruções, ou seja, desenvolver um programa.
14
Para a programação de CLPs, a norma IEC 61131-3 (PLCOPEN, [s.d.]) 
define um conjunto de linguagens de programação classificadas em 
dois grupos: as linguagens gráficas e as listas de instruções. Entre as 
linguagens gráficas está a Ladder, desenvolvida com base nos mesmos 
esquemas usados para descrever os comandos elétricos. Assim, a 
migração entre as duas tecnologias foi mais fácil (PETRUZELLA, 2014). 
Por isso, é comum que um programa em Ladder seja referido como 
diagrama de contatos. Inclusive, ao programar em Ladder, a memória 
de programa pode ser vista como uma matriz de contatos, em que cada 
funcionalidade (entradas, saídas, temporizadores) está relacionada a um 
contato, abrindo ou fechando o circuito no qual ele está conectado.
A linguagem Ladder busca descrever o funcionamento do CLP a partir da 
avaliação de variáveis que podem ser analisadas como relés, abrindo e 
fechando contatos, permitindo ou não a passagem de corrente elétrica, 
no caso de entradas, ou ativando e desativando relés, no caso das 
saídas.
Dada essa descrição inicial, torna-se mais clara a compreensão de como 
é realizada a programação na linguagem Ladder. Um programa em 
Ladder consiste em um diagrama construído entre duas linhas verticais, 
em que a linha da esquerda representa a alimentação positiva de 
uma fonte virtual, enquanto a linha da direita representa a referência 
da fonte. Isso é importante, pois a “execução” do programa ocorrerá 
sempre da esquerda para a direita, assim como a passagem da corrente 
elétrica.
Ligando as duas linhas verticais estão os “circuitos” lógicos a serem 
aplicados pelo CLP. Ao longo de cada lógica, um sinal de entrada 
permitirá ou não a passagem da corrente virtual,enquanto as variáveis 
de saída serão ligadas ou não a partir da corrente que trafega pelo 
circuito. A Figura 4 apresenta um diagrama de exemplo e os símbolos 
básicos.
15
Figura 4 – Diagrama Ladder. a) Diagrama. b) Símbolos básicos
Fonte: elaborada pelo autor.
Em um diagrama Ladder, as variáveis de entrada estarão localizadas 
à esquerda do circuito, enquanto as saídas, à direita (as variáveis de 
entrada permitem ou não a passagem de corrente para as saídas). As 
entradas serão sempre identificadas pela letra “I”, enquanto as saídas, 
pela letra “O”. Outro ponto a ser destacado é a impossibilidade de haver 
duas saídas em série em um único circuito. Caso existam duas saídas, 
elas deverão estar em paralelo.
Na programação Ladder, as entradas e saídas são dados armazenados 
na memória. Então, as saídas podem ser usadas como valores de 
entrada. Por isso, tem-se O0000 indicada como entrada. A variável de 
entrada I0000 é normalmente fechada, ou seja, quando a entrada 
real for “0”, será possível a passagem de corrente no circuito virtual, 
e o contrário ocorrerá caso a entrada real seja “1”. A variável I0001 é 
normalmente aberta, permitindo a passagem de corrente apenas se a 
variável de entrada for “1”. A saída O0000 será ativa caso seja possível a 
corrente passar entre as linhas verticais através do circuito desenhado 
para ela.
Antes de iniciar a programação, é importante conhecer o fluxo de 
execução dos programas em um CLP. Um CLP realiza suas tarefas com 
base no processo de varredura (scan). Essa varredura ocorre em loop, 
tendo três etapas: ele inicia realizando a varredura das entradas, na 
qual ele lerá todas as entradas; depois, a varredura de programa, 
16
quando ele realizará as operações; e, por último, a varredura de saída, 
quando o CLP ativará ou não as saídas a partir da lógica programada. 
Esse processo todo demora entre 1 e 20 milissegundos.
Conhecer o processo de varredura é extremamente importante para 
que o usuário não cometa erros, como imaginar que a mudança em uma 
variável de entrada é identificada imediatamente ou que a mudança 
em uma variável na memória ocorre no mesmo instante em que ela foi 
manipulada.
Neste Tema, foram apresentadas as bases para a utilização dos CLPs, 
indicando pontos importantes para projeto e desenvolvimento de 
soluções usando essa ferramenta, inclusive com a apresentação de uma 
ferramenta de programação. Mas é importante destacar que esse é 
somente o ponto de partida! Existem particularidades entre modelos e 
fabricantes, e o usuário deve estar ciente dessas diferenças.
Referências
FRANCHI, C. M.; CAMARGO, V. L. A. Controladores Lógicos Programáveis: Sistemas 
Discretos e Analógicos. 3. ed. São Paulo: Érica, 2021.
PETRUZELLA, F. D. Controladores Lógicos Programáveis. 4. ed. Porto Alegre: 
AMGH, 2014.
PLCOPEN. IEC 61131-3: a norma para programação. PLCopen.org, [s.d.]. Disponível 
em: https://plcopen.org/sites/default/files/downloads/intro_iec_march04_
portuguese.pdf. Acesso em: 29 set. 2022.
SILVEIRA, P. R.; SANTOS, W. E. Automação e Controle Discreto. 9. ed. São Paulo: 
Érica, 1998.
https://plcopen.org/sites/default/files/downloads/intro_iec_march04_portuguese.pdf
https://plcopen.org/sites/default/files/downloads/intro_iec_march04_portuguese.pdf
17
Lógica programável. 
Fundamentos de sistemas de 
controle usando CLPs
Autoria: Bruno Henrique Oliveira Mulina
Leitura crítica: Leandro Jose Cesini da Silva
Objetivos
• Compreender os princípios da álgebra booleana.
• Conhecer técnicas para a construção de programas 
Ladder a partir do comportamento desejado do CLP.
• Compreender os conceitos iniciais de sistemas de 
controle.
18
1. Álgebra booleana em Ladder
Ao programar um CLP em linguagem Ladder, o usuário tem como 
elemento de programação a matriz de relés internos. Por esse motivo, 
a lógica de programação em um software em Ladder é baseada na 
abertura ou no fechamento desses relés, permitindo ou não a passagem 
de uma corrente virtual.
Observando desse modo, o programa em linguagem Ladder é feito 
manipulando variáveis binárias, que assumem apenas dois estados. 
Por esse motivo, é importante ao desenvolvedor conhecer a álgebra 
booleana, suas operações e seus teoremas, facilitando a implementação 
de soluções usando Ladder.
1.1 O que é álgebra booleana?
A lógica booleana foi criada em 1854 pelo matemático George Boole, 
sendo um conjunto de operadores e axiomas que permitiram manipular 
variáveis que assumissem apenas dois valores (também chamadas de 
variáveis binárias), como verdadeiro e falso ou, conforme usualmente 
denotado, “0” e “1”.
Para entender os preceitos da álgebra booleana, considere o exemplo: 
para ser aprovado, um aluno precisa atingir uma nota e uma presença 
mínimas. Traduzindo para variáveis binárias, a nota do aluno é 
verdadeira (ou “1”), caso ele atinja ou supere a nota mínima, ou falsa 
(ou “0”), no caso contrário. O mesmo raciocínio vale para a frequência. 
O aluno somente será aprovado (saída verdadeira ou “1”) se a nota e a 
frequência forem verdadeiras. Quaisquer combinações que envolvam 
uma variável falsa reprovam o aluno (saída falsa ou “0”).
Ao desenvolver uma solução na linguagem Ladder, a lógica aplicada 
considera a presença de uma corrente virtual percorrendo os relés 
internos. Dito isso, um relé aberto assume valor falso, já que não permite a 
19
passagem da corrente, enquanto um relé fechado assume valor verdadeiro, 
com a corrente percorrendo o elemento. Ou seja, o programa é construído 
através do relacionamento entre variáveis binárias (os relés internos). 
A fim de auxiliar no desenvolvimento de programas em Ladder, serão 
apresentados alguns conceitos propostos pela álgebra booleana.
1.2 Operações booleanas
A álgebra booleana possui três operações básicas: “OU”, “E” e “NÃO”. 
A partir da associação das operações básicas, é possível desenvolver 
expressões booleanas.
Ao estudar uma operação ou expressão booleana, pode-se construir 
uma Tabela Verdade, apresentando os resultados obtidos para cada 
combinação de valores de entradas. Antes de iniciar a construção do 
programa, sempre desenvolva a Tabela Verdade, pois será de grande 
ajuda no seu desenvolvimento.
1.2.1 Operação “OU”
A simbologia e a Tabela Verdade da operação “OU” com duas entradas 
(A e B) podem ser vistas na Figura 1, na qual é possível observar também 
um trecho de programa em Ladder implementando a lógica “OU” com 
duas entradas.
Figura 1 – Operação booleana “OU”: 
a) Simbologia; b) Tabela Verdade; c) Ladder
Fonte: elaborada pelo autor.
20
A operação “OU” (OR, em inglês), também chamada de soma lógica, 
define que a saída será 1 se pelo menos uma das entradas valer 1. 
Na linguagem Ladder, a lógica “OU” assume uma montagem paralela dos 
relés de entrada. Isso porque a corrente percorre o circuito se pelo 
menos um relé estiver fechado.
1.2.2 Operação “E”
A simbologia e a Tabela Verdade da operação “E” com duas entradas (A e 
B) podem ser vistas na Figura 2, além de um trecho em Ladder com essa 
operação.
Figura 2 – Operação booleana “E”: 
a) Simbologia; b) Tabela Verdade; c) Ladder
Fonte: elaborada pelo autor.
A operação “E” (AND, em inglês), também chamada de produto ou 
multiplicação lógico, define que a saída será 1 se todas as entradas 
valerem 1. Na linguagem Ladder, a lógica “E” assume uma montagem 
dos relés em série. Isso porque a corrente percorre o circuito se todos 
os relés da linha estiverem fechados.
1.2.3 Operação “NÃO”
A simbologia e a Tabela Verdade da operação “NÃO” podem ser vistas 
na Figura 3, juntamente com um trecho de programa em Ladder 
implementando a lógica “NÃO”.
21
Figura 3 – Operação booleana “NÃO”: 
a) Simbologia; b) Tabela Verdade; c) Ladder
Fonte: elaborada pelo autor.
A operação “NÃO” (NOT, em inglês), também chamada de complemento, 
define que a saída será invertida com relação ao valor da entrada. 
Essa lógica é obtida utilizando uma chave operação inversa à desejada. 
Assim, quando houver corrente na entrada real, não haverácorrente 
virtual no Ladder.
1.2.4 Operação “OU-EXCLUSIVO”
A operação “OU-EXCLUSIVO” (XOR, em inglês) define que a saída será 
1 quando apenas uma entrada estiver em 1, mas não as duas 
simultaneamente. Em breve, construiremos o circuito utilizando as 
técnicas de determinação das expressões booleanas, como o mapa de 
Karnaugh ou termos normais (FRANCHI; CAMARGO, 2008)
2. Técnicas de determinação das expressões 
booleanas
Um programa em Ladder pode ser escrito utilizando técnicas de 
determinação de expressões booleanas, as quais são aplicadas quando 
são conhecidas as saídas em função do valor das entradas, mas não 
necessariamente se conhece a expressão.
22
Entre as técnicas existentes para determinação das expressões booleanas, 
existem duas que podem ser estendidas para a programação Ladder: soma 
de produtos e mapa de Veitch-Karnaugh (FRANCHI; CAMARGO, 2008).
É importante destacar que as técnicas indicadas determinam a 
expressão para uma saída apenas. Caso sejam necessárias mais saídas, 
o processo deverá ser repetido para cada uma delas.
2.1 Soma de produtos
A soma de produtos é uma técnica na qual, a partir da Tabela Verdade, 
são escritas expressões produto para cada linha em que a saída vale 
“1”. Essas expressões são escritas com base na variável de entrada. Se 
a variável naquela linha vale “1”, a entrada é normal. Caso a variável 
seja “0”, a entrada aparecerá negada. Após a definição de todas as 
expressões, elas são somadas em uma única saída.
Retomando a operação XOR, sua Tabela Verdade possui duas linhas com 
saída “1”. Escrevendo as expressões de cada linha e somando-as, tem-se 
como resultado o trecho de código em Ladder mostrado na Figura 4.
Figura 4 – Tabela Verdade e soma de produtos para a operação XOR
Fonte: elaborada pelo autor.
2.2 Mapa de Veitch-Karnaugh
O mapa de Veitch-Karnaugh é uma técnica amplamente usada em 
sistemas digitais, que consiste na construção de um mapa a partir dos 
23
resultados expressos na Tabela Verdade. Franchi e Camargo (2008) 
detalham a técnica, mostrando as etapas a serem seguidas nela.
Para ilustrar, será construído um programa Ladder para acender uma 
lâmpada quando pelo menos duas das três botoeiras forem acionadas. 
A Figura 5 mostra as etapas de tal projeto.
Figura 5 – Etapas de desenvolvimento de uma solução Ladder: 
a) Tabela Verdade; b) Mapa de Karnaugh; c) Ladder
Fonte: elaborada pelo autor.
3. Contato de selo
É comum nas aplicações de acionamentos elétricos que as botoeiras e 
outros tipos de entradas sejam do tipo pulsada, retornando ao estado 
natural após a retirada do estímulo de acionamento. Para manter o 
circuito funcionando, o programador precisa desenvolver um circuito de 
contato de selo.
Em Ladder, um contato de selo é feito utilizando a bobina de saída em 
paralelo com a botoeira pulsada. Uma vez ativada a saída, a corrente 
virtual terá um novo trajeto para manter a saída alimentada. A Figura 
6 apresenta um trecho de programa para acionamento de um motor, 
24
com uma botoeira de partida, uma de parada e outra para paradas de 
emergência.
Figura 6 – Circuito de selo para controle de partida e parada de um 
motor
Fonte: elaborada pelo autor.
No caso da Figura 6, ao ser dada partida pressionando a botoeira I02, a 
bobina Q01 realimentará o circuito, permitindo a passagem de corrente 
mesmo com a botoeira de partida I02 em aberto. Para desligar a saída 
é necessário interromper a corrente, seja com a botoeira de parada i01, 
seja com a botoeira de emergência (i03).
4. Sistemas de controle
Para garantir que os processos ocorram corretamente, é comum 
que sejam utilizados sistemas de controle de processos. Um sistema 
de controle deve ser capaz de perceber o ambiente, processar suas 
informações e tomar uma decisão, além de atuar no processo no 
qual ele está inserido. Para isso, um sistema de controle conta com as 
seguintes partes (FRANCHI, 2021):
• Sensores: capazes de mensurar entidades do ambiente e fornecer 
sinais elétricos proporcionais às medidas realizadas.
• Condicionamento de sinais: realiza o tratamento dos sinais 
dos sensores, de modo que os sinais sejam recebidos pelos 
controladores.
25
• Controlador: a partir dos dados do ambiente fornecidos pelos 
sensores, o controlador deve ser capaz de fornecer dados de 
saída para comando dos atuadores. Um controlador pode conter 
interface homem-máquina e de comunicação.
• Atuadores: responsáveis por intervir no ambiente a partir das 
decisões tomadas pelo controlador. São os componentes que 
realizam as ações.
A relação entre estes componentes e o modo como eles operam permitirão 
diferentes tipos de controle, que serão apresentados a seguir.
4.1 Tipos de sistemas de controle
De acordo com o tipo de processo a ser controlado, o CLP deve prover 
diferentes tipos de controle, que podem ser classificados conforme sua 
estrutura de controle e o tipo de atuação sobre o processo.
4.1.1 Classificação conforme estrutura
Dependendo da escala do processo a ser controlado, um CLP pode 
controlar um processo de maneira independente ou associado a outros 
CLPs, podendo assim ser classificado em individual, centralizado e 
distribuído (PETRUZELLA, 2014):
• O controle individual é realizado por meio de um CLP, sem 
interação com outros equipamentos. É usual em processos 
simples, tendo uma interação direta com o operador por meio de 
uma interface homem-máquina (IHM).
• O controle centralizado é feito através de um único CLP capaz 
de controlar diferentes processos de forma simultânea. Este tipo 
de controle pode reduzir custos, mas a falha desse equipamento 
impacta diversos processos.
26
• Os sistemas de controle distribuído (DCS) utilizam CLPs com 
capacidade de se comunicarem com outros dispositivos por meio 
de redes de dados. Com isso, podemos agregar as vantagens das 
estruturas anteriores, porém com a interação humana realizada 
por meio de redes de comunicação.
5. Classificação conforme modo de controle
De acordo com o modo em que os sistemas de controle atuarão no 
processo, pode-se diferenciá-los em sistemas de controle discreto, ou 
controle ON-OFF, e sistemas de controle contínuo, também chamados 
de controle PID (PETRUZELLA, 2014):
• O controle ON-OFF é realizado comparando as informações vindas 
dos sensores com um valor de referência, e, caso necessário, 
o sistema ligará ou desligará os componentes de atuação. É 
um controle de ação binária, sem ajustes precisos no modo de 
atuação.
• O controle proporcional integrativo derivativo PID realiza um 
controle contínuo do processo, ajustando a saída de forma 
proporcional ao erro entre os valores lidos pelos sensores e um 
valor de referência. Os valores de saída são função dessa diferença 
e de uma função resposta do processo controlado.
A Figura 7 mostra a diferença no modo de atuação e resultados 
obtidos pelos tipos de controladores em um sistema de aquecimento 
imediatamente após ligado.
27
Figura 7 – Saída dos atuadores e entidade controlada: 
a) ON-OFF; b) PID
 
Fonte: elaborada pelo autor.
6. Classificação conforme tipo de malha
O controle de um processo pode ocorrer com ou sem informações sobre 
o próprio processo. Essa característica define os controles em malha 
aberta e em malha fechada:
• O controle em malha aberta ocorre sem que o controlador tenha 
informações sobre o processo, atuando “às cegas”. Esse tipo de 
controle é feito sem que se saiba se os comandos de atuação estão 
gerando o resultado desejado ou se houve alguma interferência 
que está afetando o processo.
• O controle em malha fechada possui uma realimentação do 
processo, ou seja, o controlador conhece as condições atuais do 
processo e, assim, atua de maneira mais condizente com essas 
condições. É um controle mais robusto, pois é capaz de corrigir 
perturbações no processo.
A Figura 8 mostra os diagramas de blocos de um controlador em malha 
aberta e de um controlador em malha fechada.
28
Figura 8 – Sistemas de controle: a) Malha aberta; b) Malha fechada
Fonte: elaboradapelo autor.
Ao longo deste Tema, foram apresentados os conceitos da álgebra 
booleana com suas portas lógicas básicas, e vimos como elas são 
implementadas em linguagem Ladder. Foram apresentadas técnicas 
para obter as relações entre as entradas e saídas desejadas e construir 
o programa de forma mais eficiente. Também foram vistos os princípios 
sobre os sistemas de controle. É muito importante conhecer o processo 
que será automatizado, para que o leitor possa escolher o método mais 
indicado a ele.
Referências
FRANCHI, C. M.; CAMARGO, V. L. A. Controladores Lógicos Programáveis: Sistemas 
Discretos e Analógicos. 3. ed. São Paulo: Érica, 2021.
PETRUZELLA, F. D. Controladores Lógicos Programáveis. 4. ed. Porto Alegre: 
AMGH, 2014.
SILVEIRA, P. R.; SANTOS, W. E. Automação e Controle Discreto. 9. ed. São Paulo: 
Érica, 1998.
29
Aplicação de controladores 
lógicos programáveis em 
processos industriais
Autoria: Bruno Henrique Oliveira Mulina
Leitura crítica: Leandro Jose Cesini da Silva
Objetivos
• Conhecer os conceitos sobre os sistemas de controle 
com CLPs.
• Compreender as funções auxiliares para a 
programação de um CLP.
• Entender os princípios de controle e intertravamento 
em processos.
30
1. Introdução
Ao desenvolver uma aplicação de controle usando os controladores 
lógicos programáveis (CLP) e a linguagem de programação Ladder, é 
necessário conhecer de que modo é possível organizar os contatores e 
a lógica booleana para resolver os problemas industriais. Por exemplo, 
ao ligar um motor de grande porte, muitas empresas ainda utilizam a 
partida estrela-triângulo. Para que ela ocorra, o motor é ligado com uma 
configuração, e, após um tempo, a configuração é alterada. Então, como 
colocar tempo nos controles feitos por CLPs? Para isso, seria necessário 
um temporizador ou um cronômetro dentro do CLP.
Por esse motivo, neste Tema serão apresentados os conceitos sobre 
a aplicação dos CLPs no ambiente industrial, indicando os principais 
pontos a serem levados em consideração ao projetar um sistema de 
controle baseado em CLPs, como técnicas adicionais aos contatores e 
conceitos sobre intertravamentos.
1.1 O que é um sistema?
Um sistema é uma combinação de entidades integradas que executam 
uma tarefa única, a qual não pode ser realizada de forma individual 
(PETRUZELLA, 2014). Essas entidades permitem que, a partir de um 
conjunto de entradas, seja gerado um conjunto de saídas.
De acordo com o modo de atuação de um sistema, ele pode ser definido 
como um sistema de variáveis contínuas (SVC) ou um sistema a eventos 
discretos (SED). Um sistema contínuo é aquele em que o sistema realiza 
alguma ação com base no domínio do tempo. De um modo simples, é 
um sistema que não depende de gatilhos para processar as entradas, 
sendo as variáveis manipuladas de forma contínua e através de modelos 
matemáticos em função do tempo.
31
Já o sistema a eventos discretos é um sistema no qual qualquer ação 
a ser realizada precisa ser disparada a partir da mudança nos estados 
das variáveis de entrada. As informações manipuladas em um SED são 
discretas e possuem um número limitado de possibilidades. Por isso, 
em SED, o valor das variáveis em um dado momento é chamado de 
estado. Em um SED também é possível aplicar modelos matemáticos, 
mas é mais comum aplicar expressões booleanas (MIYAGI, 2015). Por 
exemplo, a temperatura em um corpo é vista como um SVC, já que o 
corpo responde à variação da temperatura em função do tempo. Já 
acender uma lâmpada é um SED, uma vez que o estado da lâmpada 
muda apenas quando existe um evento no interruptor.
1.2 Sistemas de controle
Um sistema de controle é um conjunto de técnicas e componentes 
aplicados em um processo de modo a controlar os valores das entidades 
de saída em função dos dados fornecidos como referência (entradas) 
(MIYAGI, 2015). O controlador deve fornecer sinais de comando para que 
atuadores interajam com o processo a ser controlado, também chamado 
de objeto de controle, atingindo a condição desejada.
A Figura 1 mostra o diagrama de blocos referente ao sistema de controle 
e sua interação com o objeto de controle.
Figura 1 – Esquema de um sistema de controle
Fonte: elaborada pelo autor.
No diagrama da Figura 1, um sinal de comando é enviado por meio 
de dispositivos de comando, que podem ser interfaces IHM ou 
32
comunicação com redes de computadores. Essas mesmas interfaces 
servem para fornecer dados, comportando-se como dispositivos de 
monitoração. O dispositivo de controle é um CLP (ou um conjunto 
de CLPs) capaz de processar as informações de comandos externos e 
dados de detecção do objeto de controle. Os dispositivos de atuação 
são os componentes que manipularão as entidades físicas, que terão 
como resposta real o comportamento apresentado pelo objeto de 
controle. Para fornecer ao controlador o estado do objeto de controle, 
dispositivos de detecção (sensores) convertem o valor da entidade 
em valores discretos. É importante destacar que na Figura 1 estamos 
tratando os elementos de forma independente, mas eles podem estar 
integrados em um único equipamento.
Dentro dos sistemas de controle, é importante destacar quais são os 
componentes mais usados e seu papel no sistema. O Quadro 1 resume os 
dispositivos mais usados em um sistema de controle SED (MIYAGI, 2015).
Quadro 1 – Classificação e dispositivos usados em SEDs
Classificação Dispositivos
Comando Botoeiras, chaves rotativas, seccionadoras
Atuação Contatores, solenoides, válvulas atuadoras
Detecção Chaves fim de curso, termostatos, pressostatos, potenciômetros
Monitoração Lâmpadas, alarmes, displays, registradores
Controle CLPs, comandos elétricos, temporizadores
Fonte: elaborado pelo autor.
Uma análise mais detalhada sobre os dispositivos de atuação e de 
detecção é apresentada por Petruzella (2019), destacando os tipos e as 
aplicações para os diferentes dispositivos.
Mesmo que muitos CLPs possuam entradas e saídas analógicas, a 
manipulação desses dados é feita por blocos adicionais, funcionando 
de forma sincronizada com os ciclos de scan do controlador ou com 
temporizadores.
33
1.3 Modelagem de sistemas
Com base na resposta ao longo do tempo, um objeto de controle pode 
ser instantâneo ou dinâmico. Um sistema instantâneo é aquele no qual 
a resposta ocorre no mesmo instante em que recebeu um estímulo de 
entrada. Já em um sistema dinâmico, a resposta ao estímulo se estende 
ao longo do tempo, sendo função da entrada atual, mas também de 
entradas anteriores.
Ao modelar o objeto de controle e os processos de controle, é aplicada a 
modelagem discreta. Uma modelagem discreta é realizada considerando 
que as ações ocorrem a cada período T, e não de forma contínua. O 
período T deve ser foco de atenção, já que, se mal modelado, o sistema 
pode não funcionar corretamente. Essa modelagem é feita a partir do 
estudo das transformadas de Laplace.
A modelagem também deve levar em consideração o atraso de execução 
do CLP e da resposta do sistema. Estes atrasos se devem ao modo de 
funcionamento do CLP e à inercia do sistema.
Por exemplo, considere o movimento de um objeto em uma esteira. 
Se a modelagem considerar períodos T pequenos, a reposta tende 
a ser exata. Para períodos muito grandes, o sistema de controle não 
responderá em tempo hábil, levando o sistema à instabilidade. O 
movimento provido pelo motor da esteira também não é imediato 
(tanto na aceleração quanto na frenagem), e, por isso, se não levado em 
consideração, pode jogar as caixas para fora da esteira.
1.4 Tipos de controles
Nos sistemas de controle é possível distinguir duas classes de 
controle automático, uma baseada no tipo de variáveis manipuladas 
e outra fundamentada no tipo de controle aplicado (MIYAGI, 2015). 
Com relação ao tipo de variável manipulada, um controle pode ser 
quantitativo, quando manipula valores das variáveis analógicas, ou 
qualitativo, quando manipula estados das variáveis (quantidade finita de 
possibilidades de valores).
34
Comrelação ao tipo, o controle de SVC é um controle quantitativo, que 
envolve modelos em malha fechada, com controladores PID e afins. 
Por sua vez, o controle de SED é um controle qualitativo, manipulando 
muitas vezes variáveis binárias, e com isso aplicando lógica booleana 
nos modelos de controle.
Sob o ponto de vista da implementação, os controles podem ser do 
tipo sequencial ou programável. No controle sequencial, cada processo 
é controlado a partir da implementação de um circuito elétrico a relés, 
desenvolvido exclusivamente para cada processo. Com isso, é um controle 
de implementação e atualizações complexas. Já no controle programável 
existe um sistema computadorizado no qual os procedimentos são 
definidos por meio de softwares que são armazenados em uma memória.
1.5 Sistemas de automação
Um sistema de automação é um conjunto de componentes capazes de 
controlar de forma automática os processos. São sistemas distribuídos, 
organizados de maneira hierárquica conforme sua interação com o 
objeto de controle. A Figura 2 destaca a hierarquia e os componentes de 
um sistema de automação distribuído.
Figura 2 – Estrutura de um sistema de automação
Fonte: elaborada pelo autor.
35
O controle distribuído, muitas vezes também chamado de controlador 
de eventos discretos, é um SED, e atua como o concentrador e 
controlador das informações de todo o processo. Esse controlador, 
por meio de uma interface de rede para transmissão de dados em 
alta velocidade, transmite os comandos a serem executados pelos 
dispositivos de controle e recebe informações sobre as condições do 
objeto de controle, fornecidas pelos componentes de detecção.
Os dispositivos de controle, presentes no nível mais baixo da hierarquia, 
manipulam diretamente as entidades físicas do sistema e, por isso, 
na maioria das vezes, sistemas SVC. Nesse nível da hierarquia estão 
instalados CLPs de baixo custo, comumente chamados de relés 
programáveis.
Para impor as condições desejadas, os dispositivos de atuação são 
capazes de alterar as variáveis físicas do sistema. Esses dispositivos 
fornecem potência para que possam ser transformadas variações do 
objeto de controle, podendo ser, por exemplo, contatores ou inversores 
de frequência.
É importante ter em mente que em um sistema distribuído existem 
componentes dedicados para cada etapa do controle. Por esse motivo, 
em um sistema distribuído é comum que existam sistemas dedicados 
para a leitura e detecção de estados da planta.
1.6 Controlador programável na indústria
Agora que foram apresentados os conceitos gerais sobre a automação 
na indústria, será dada maior atenção à utilização dos CLPs no 
ambiente industrial. Um controlador programável é uma das bases da 
Indústria 4.0, já que permite integrar ao ambiente industrial os avanços 
tecnológicos promovidos na área da computação.
36
Por serem sistemas do tipo SED, as variáveis envolvidas nesse tipo de 
sistemas são discretas e quase sempre binárias. Por isso, a programação 
pode ser feita com base nos conceitos da álgebra booleana. Nesse caso, 
a modelagem do sistema de controle pode ser feita a partir de teoremas 
booleanos.
É importante destacar que, ao desenvolver um programa para um 
controlador, deve-se ter em mente que os processos são executados de 
forma assíncrona e de forma paralela (não sequencial). Por esse motivo, 
a programação deve levar em conta a possibilidade de chaveamento 
entre estados em uma ordem não estabelecida. Assim, é preciso 
considerar diferentes condições de entradas, programando a ação 
tomada, e considerar a aplicação de intertravamentos.
Por causa do paralelismo entre processos, também deve-se considerar a 
possibilidade de atuação simultânea das entradas. O controle desse tipo de 
ocorrência pode ser mais complexo, já que a definição de qual ocorrência 
será avaliada primeiro dependerá de características dos componentes 
utilizados. Uma dica neste ponto é levar em conta o intertravamento de 
não simultaneidade, evitando, por exemplo, que o acionamento de duas 
botoeiras coloque o processo em uma condição de risco.
É necessário atentar ao tipo de resposta que o objeto de controle 
fornece quando recebe algum estímulo, principalmente se o modelo for 
dinâmico e existir um atraso entre o envio de um comando e a resposta 
do sistema.
É importante também considerar a possibilidade de mudanças 
temporárias (quando o controle deve retornar a um estado anterior ao 
chaveamento) ou permanentes (após o tratamento do chaveamento, 
novos procedimentos devem ser executados).
Para auxiliar na solução das questões indicadas, os controladores 
programáveis possuem blocos funcionais extras, como blocos de testes 
37
condicionais, contagem e aritmética, memorização, temporização, entre 
outros.
É importante ressaltar que as saídas de um CLP controlam um ou mais 
processos (ou etapas do processo). Por isso, é possível dizer que a 
saída de um CLP é um processo. Assim, afirmar que um processo se 
mantém funcionando em um CLP é o mesmo que dizer que uma saída 
se mantém ativa.
1.7 Técnicas de processamento
Ao longo deste Tema foram apresentadas diversas considerações sobre 
o projeto de controle. A partir delas, o projetista deve avaliar cada 
situação e associar diferentes soluções disponíveis nos controladores 
programáveis.
Antes de tratar das técnicas, é importante ressaltar que não existe 
uma regra absoluta. É preciso, antes de “sair programando”, ter clareza 
sobre as necessidades do projeto. Por exemplo, considere um sistema 
de partida de um motor elétrico de grande porte. O projetista pode 
modelar o sistema, buscando estimar o momento correto de aplicar 
carga. Ou, a partir de algum estudo ou experiência, pode colocar um 
atraso entre a partida do motor e a aplicação de carga no motor. Na 
maioria dos casos, será vista a implementação da segunda opção.
Em um controlador programável, a primeira forma de processamento 
das informações a ser verificada é a própria álgebra booleana 
(SILVEIRA; SANTOS, 1998). A partir dos valores das variáveis, o controle 
é descrito por meio de uma expressão lógica. Dessa maneira, o controle 
é realizado através da associação de operações AND, OR e NOT. A 
aplicação pura da álgebra booleana é particularmente eficiente em 
sistemas instantâneos, tendo a saída relação apenas com o estado 
atual. Mas ela pode ser melhorada com a adição de outras técnicas de 
processamento.
38
Existem situações em que é necessária a manutenção de um estado, 
mesmo que o estímulo seja retirado. Para esses casos, é necessário 
um elemento de memória. Nos controladores programáveis, esse 
comportamento é obtido por meio de contatos que retenham seu 
estado de set ou reset. Por exemplo, ao apertar um botão para ligar um 
motor, a saída deve reter a condição de ligado até que seja pressionado 
outro botão de parada. Isso pode ser feito através de um elemento de 
memória.
Há ainda, entre os elementos de processamento presentes em 
controladores programáveis, os que operam a partir da mudança de 
estado ou por borda (borda de subida, quando de 0 para 1, ou borda de 
descida, de 1 para 0) (SILVEIRA; SANTOS, 1998). Elementos desse tipo são 
utilizados para realizar uma ação apenas durante o ciclo de scan em que 
foi identificada a borda.
Outros elementos de processamento comuns aos controladores 
programáveis são os temporizadores e contadores. Eles são elementos 
que implementam alguma ação envolvida com o tempo. Essa ação pode 
consistir em gerar um atraso na realização de uma próxima ação ou 
em determinar por quanto tempo uma ação será mantida, entre outros 
modos de temporização, tendo sido alguns deles apresentados em 
Petruzella (2014). Com relação ao atraso em uma ação, ele permite, por 
exemplo, omitir uma sequência rápida de comandos oriunda de ruídos 
eletromagnéticos e/ou mecânicos.
1.8 Intertravamento
Durante o processo de controle, algumas condições devem ser evitadas 
ou mantidas, mesmo com a ocorrência de mudança nas entradas 
do controle. O intertravamentopermite que essas condições sejam 
atingidas por meio da interação entre componentes de atuação. O 
intertravamento tem como principal objetivo evitar condições de 
39
operação que possam provocar condições de operação irregulares ou 
que causem danos ou acidentes (MIYAGI, 2015).
Ao dizer que o intertravamento pode ser usado para manter 
determinada condição, o leitor pode imaginar unicamente elementos 
de memória. O intertravamento pode se comportar como uma 
memória, mas as memórias são algo que apenas armazena valores, 
e podem ser usadas para intertravamento (SILVEIRA; SANTOS, 1998). 
No caso do intertravamento, a atuação de um elemento serve como 
realimentação para definir o estado de funcionamento de outro 
elemento.
Os tipos mais comuns de intertravamentos são (MIYAGI, 2015):
• Intertravamento de partida: as condições devem ser 
atingidas antes de se permitir o início do processo. Pode-se 
dizer que se trata de uma verificação do sistema antes do início 
propriamente dito, já que o processo só é iniciado se a condição de 
intertravamento for atingida.
• Intertravamento de funcionamento: as condições de 
intertravamento são válidas durante todo o funcionamento 
do equipamento (desde a partida), sendo o funcionamento 
interrompido por meio de condições externas (um botão de 
parada ou algo com mesma funcionalidade). Um exemplo é o 
circuito de selo usado para ligar e desligar sistemas.
• Intertravamento temporizado: o intertravamento é feito com 
o sinal de saída de um temporizador. É usado para situações 
nas quais o processo possui uma inércia muito grande, e por 
isso deve-se aguardar antes de realizar a próxima ação (mesmo 
que o comando para a próxima ação exista), como na partida ou 
reversão de motores elétricos, ou omitir novos comandos por 
determinado momento.
40
• Intertravamento de não simultaneamente: evita que certas 
ações sejam realizadas simultaneamente. É uma operação do tipo 
“OU-EXCLUSIVO” entre processos.
• Intertravamento de sequência: estabelece uma sequência de 
procedimentos a serem seguidos, bloqueando qualquer ação fora 
da ordem estabelecida. Este tipo de travamento utiliza o conceito 
de máquinas de estado, que delimita, por exemplo, os estados de 
entrada em um processo baseado na ação anterior.
• Intertravamento de processo: parecido com o intertravamento 
de sequência, mas estabelece também condições de início e final 
de cada procedimento a ser seguido.
Ao longo deste Tema, foram apresentadas as preocupações no 
desenvolvimento e na aplicação de um controlador programável em 
indústrias. Os apontamentos realizados permitirão decidir sobre as 
melhores soluções para o desenvolvimento e a implementação do 
sistema de controle (PETRUZELLA, 2014). Vale ressaltar sempre que, 
antes de trazer soluções “prontas”, o leitor deve ter ciência de que cada 
situação requer abordagens diferentes.
Referências
MIYAGI, P. E. Controle programável: Fundamentos do controle de sistemas a 
eventos discretos. 5. ed. São Paulo: Blucher, 2015.
PETRUZELLA, F. D. Controladores Lógicos Programáveis. 4. ed. Porto Alegre: 
AMGH, 2014.
SILVEIRA, P. R.; SANTOS, W. E. Automação e Controle Discreto. 9. ed. São Paulo: 
Érica, 1998.
41
Projetos de controladores 
lógicos programáveis aplicados 
em acionamento de máquinas 
elétricas
Autoria: Bruno Henrique Oliveira Mulina
Leitura crítica: Leandro Jose Cesini da Silva
Objetivos
• Apresentar resumidamente os tipos de motores 
elétricos usados na indústria.
• Conhecer os tipos mais comuns de acionamentos de 
motores de corrente alternada.
• Destacar as preocupações no desenvolvimento de 
um sistema de acionamento de máquinas elétricas.
42
1. Máquinas elétricas na indústria
O termo máquinas elétricas, no ambiente industrial, comumente se 
refere aos motores elétricos. Essas máquinas servem para promover 
movimento nos processos, e por isso estão presentes em diferentes 
setores da indústria. Existem outros tipos de máquinas elétricas, como 
os transformadores, mas eles são objetos de estudo em áreas voltadas à 
transmissão e qualidade de energia elétrica.
Devido a suas características e aplicações, os motores elétricos possuem 
diferentes aspectos envolvendo seu acionamento, seja na partida, na 
manutenção do movimento ou na frenagem. Com isso, uma série de 
técnicas de acionamento foram desenvolvidas para garantir a melhor 
operação dessas máquinas.
Neste Tema, são abordadas as principais características dos motores 
elétricos, como os tipos de alimentação utilizados e modos de controle. 
Importa destacar que os estudos terão como foco as características de 
acionamento dessas máquinas, e não aspectos construtivos.
1.1 Tipos de motores da indústria
Sob o ponto de vista da alimentação, os motores elétricos podem ser 
classificados em: motores de corrente contínua, motores de corrente 
alternada monofásicos e trifásicos, motores sem escova e servomotores 
(FRANCHI, 2014). Em cada uma dessas classificações existem subdivisões 
conforme características construtivas. Por isso, é importante aprender 
sobre os motores para que seja possível determinar o melhor modelo e 
o tipo de acionamento específico.
Motores de corrente contínua possuem como vantagem a facilidade no 
controle de sua velocidade. Porém, apresentam como desvantagens 
custo e volume superiores quando comparados a motores de corrente 
43
alternada, além de requererem maior manutenção. Por esse motivo, 
com o advento do inversor de frequência, esse tipo de motor caiu em 
desuso.
Os motores sem escova contam com alta densidade de potência 
e possuem alimentação fornecida através de pulsos aplicados nas 
suas bobinas. Por esse motivo, dependem de drivers de potência 
específicos para eles. Existem motores sem escova projetados para 
altas velocidades (chamados motores brushless), para potência e para 
precisão e torque (os motores de passo).
Os servomotores são sistemas de atuação em que um motor tem sua 
operação controlada por meio de um sistema eletrônico, garantindo 
a realização da operação conforme requerida pelo controlador 
programável. No servomotor, existe uma malha de realimentação entre 
a variável de saída do servomotor (velocidade, posição e torque) e o 
sistema de potência do motor.
Motores de corrente alternada são os usados na maioria das aplicações 
industriais. É uma categoria de motores bastante ampla, permitindo 
abranger praticamente todas as aplicações industriais. Os motores 
de corrente alternada costumam ser controlados a partir de uma 
combinação de variação de potência e de frequência da alimentação. Por 
isso, são motores que possuem um controle relativamente complexo. 
Mas, mesmo assim, os benefícios na aplicação desses motores superam 
as dificuldades, já que possuem como vantagens baixo custo em 
manutenção, montagem e fabricação, e simplicidade em relação aos 
outros motores.
Uma vez apresentados os motores mais utilizados na indústria, serão 
expostos detalhes no modo de acionamento deles, dando destaque ao 
papel do controlador programável nesse processo.
44
1.2 Acionamento dos motores elétricos
Ao desenvolver o acionamento dos motores elétricos, é importante 
considerar as características de operação durante a partida e operação. 
Quando se desenvolve um sistema de acionamento, deve-se dar 
atenção maior à partida do motor, momento no qual o motor consome 
uma quantidade de energia superior à de operação nominal. Um 
acionamento mal projetado sobrecarrega a rede de alimentação e pode 
gerar danos aos outros equipamentos (FRANCHI, 2014).
Utilizar um CLP para o acionamento das máquinas elétricas requer 
que sejam destacados dois pontos. Primeiramente, o CLP deve 
apenas controlar o processo, e não fornecer potência diretamente 
aos componentes, sendo as saídas do CLP usadas para acionar um 
elemento de potência, como contatores ou drivers de potência. A 
exceção a essa regra são as saídas para sinalização. O segundo ponto se 
refere à proteção do sistema. O CLP deve assumir um papel secundário 
na proteção,tendo no circuito elétrico medidas de segurança como 
disjuntores, fusíveis, relés térmicos ou de falta de fase. Petruzella (2013) 
apresenta quais são os elementos de proteção e como devem ser 
aplicados nos acionamentos elétricos.
1.3 Acionamento de motores de corrente contínua, 
brushless e de servomotores
Como os motores elétricos de corrente contínua e motores brushless 
operam com uma forma de tensão diferente da fornecida pela rede elétrica, 
eles são acionados por meio de drivers específicos. Estes drivers são capazes 
de converter a tensão alternada em contínua, que é fornecida às bobinas 
do motor no formato necessário por meio de um sistema eletrônico.
Nesses casos, o CLP apenas envia um comando para que tais drivers 
realizem as ações necessárias. Esse comando pode ser via saída 
analógica, enviando sinais de tensão ou corrente proporcionais à 
45
velocidade desejada, por trem de pulsos, PWM (modulação por largura 
de pulso) ou através de comunicação Modbus.
1.4 Acionamento de motores de corrente alternada
Os motores de indução, devido ao tipo de alimentação, não precisam 
necessariamente de um controle específico para eles, como ocorre no 
caso dos motores de corrente contínua. Por esse motivo, podem ser 
conectados diretamente à rede elétrica, caso seja de interesse. Porém, 
dependendo das características do motor, é necessário controlar sua 
partida. Caso seja necessário (ou de interesse), é possível controlar 
a velocidade, utilizando preferencialmente equipamentos como os 
inversores de frequência.
Serão expostos a seguir os acionamentos mais comuns na indústria. Os 
códigos Ladder apresentados devem ser vistos como referências, podendo 
ser diferentes de acordo com o desenvolvedor e a plataforma utilizados.
1.4.1 Partida direta
A partida direta é realizada conectando diretamente o motor à rede 
elétrica, sem nenhum controle da potência de partida ou da velocidade 
de operação. Por esse motivo, o motor possui máxima aceleração 
possível, resultando em uma corrente de partida muito elevada (cerca de 
3 a 6 vezes a corrente nominal), sendo permitida apenas para motores 
com potência inferior a 7,5 CV (FRANCHI, 2014).
A partida direta é realizada por meio de um ou dois contatores (caso 
seja necessária a reversão do motor). A Figura 1 mostra o esquema do 
painel elétrico usado para a partida direta com reversão. No circuito 
estão presentes os fusíveis F1, os contatores K1 e K2, o relé térmico F2 
e o motor M. No programa desenvolvido, I01 e I02 são as entradas para 
direção do motor, I03 é a entrada da botoeira de parada, Q01 atua no 
contator K1 e Q02 atua no contator K2.
46
Figura 1 – Partida direta com reversão: 
a) Diagrama elétrico; b) Ladder
Fonte: elaborada pelo autor.
Ao acionar um motor por meio da partida direta com reversão 
(mostrada na Figura 1b), é importante atentar ao intertravamento, 
evitando que K1 e K2 sejam acionados ao mesmo tempo, e ao atraso na 
partida do motor, evitando que o motor tenha rotação invertida quando 
estiver em máxima velocidade. As memórias M1 e M2 são usadas em 
substituição dos circuitos de selo.
Como dito, a partida direta sobrecarrega as linhas de fornecimento de 
energia elétrica durante a partida do motor. Então, deve-se evitar que 
vários motores sejam ligados simultaneamente. Para controlar a partida 
de vários motores, pode-se criar um atraso entre cada partida. Assim, 
os picos de corrente, ocasionados pelas partidas dos motores, estarão 
defasados, sobrecarregando menos a rede de alimentação.
47
1.4.2 Partida estrela-triângulo
Esse tipo de partida é aplicado em motores trifásicos que permitem 
acesso aos terminais de todas as bobinas (motores de seis terminais). 
A ideia é iniciar o motor com a configuração estrela, e depois alterar 
a configuração das bobinas para triângulo (ou delta). Com isso, como 
a tensão de linha permanece a mesma, a tensão em cada fase da 
configuração estrela é menor, e consequentemente a corrente é menor. 
Dado um intervalo de tempo, as bobinas do motor são conectadas 
em triângulo, com as bobinas recebendo a tensão nominal e assim 
operando com a potência correta. Com isso, a corrente de partida 
é reduzida, minimizando o estresse sofrido pelos componentes de 
alimentação (GEORGINI, 2009). A Figura 2 mostra o esquema elétrico e 
programa em Ladder para essa partida.
Figura 2 – Partida estrela-triângulo: a) Diagrama elétrico; b) Ladder
Fonte: elaborada pelo autor.
No esquema, temos Q03 como a saída que energiza o contator 01, que 
se mantém energizado durante todo o funcionamento do motor. Ao 
48
mesmo tempo, a saída que ativa a memória M03 é usada para estender 
a linha de comando, por conta da limitação de elementos por linha. A 
memória M03 ativa a saída Q01, conectada ao contator C1, responsável 
pela ligação em estrela do motor. Quando a entrada I01 retorna a “zero”, 
o temporizador T01 é energizado. Após dez segundos, o temporizador 
volta ao nível “0”, desativando a saída Q01. Ao desativar a saída Q01, 
tem-se uma borda de descida (elemento D) que habilita a memória M02, 
a qual servirá para habilitar a saída Q02, que energiza o contator C2, o 
qual altera a configuração do motor para triângulo.
1.4.3 Partida soft-starter
As soft-starters são equipamentos eletrônicos que permitem a partida 
suave de motores elétricos trifásicos. Esses componentes funcionam 
por meio do corte da senoide de alimentação do motor, controlando a 
potência a partir da amplitude da alimentação enviada ao motor, sem 
alterar a frequência. Além do controle da partida e frenagem, as soft-
starters integram rotinas de proteção ao motor, sendo uma solução 
quase completa para o acionamento de motores de corrente alternada 
(FRANCHI, 2014).
Para utilizar uma soft-starter, é necessário primeiramente configurar os 
parâmetros de acionamento do motor, como as rampas de aceleração, 
frenagem e tensão mínima de partida. Esses parâmetros dependem 
do motor, e na grande maioria dos casos são inseridos na soft-starter 
através de uma IHM ou redes Modbus.
Para usar a soft-starter para apenas um motor, pode-se utilizar o diagrama 
elétrico e programa Ladder indicado para a partida direta, com os 
comandos sendo enviados à soft-starter, indicando a partida, frenagem 
ou inversão de rotação. Como a soft-starter atua apenas na partida, ela 
pode ser compartilhada para acionar diversos motores. Para isso, a partir 
do momento em que um motor atinge sua operação nominal, ele é 
49
conectado diretamente à rede, e a soft-starter é desconectada desse motor 
e conectada em um próximo. A Figura 3 mostra o esquema para partida de 
dois motores usando uma única soft-starter, sem inversão da rotação.
Figura 3 – Partida com soft-starter de dois motores: 
a) Diagrama elétrico; b) Ladder
Fonte: elaborada pelo autor.
Na Figura 3, são mostrados os contatores K1 a K4, que estão conectados 
às saídas Q01 a Q04 do CLP, e a soft-starter Q1. O acionamento ocorre 
com todos os contatores abertos, com exceção de K1. A soft-starter 
recebe o comando do CLP para dar partida no motor M1. Após o 
tempo da rampa de subida, o contator K2 é ligado e K1 é desligado, 
desconectando a soft-starter do motor 1. A soft-starter recebe o comando 
50
de frenagem do motor (para “religar” quando passar para o motor 2). O 
contator K3 é ligado, e a soft-starter inicia o acionamento do motor M2. 
Após a partida do motor, K4 é ligado e K3 é desligado, conectando o 
motor M2 diretamente à rede.
O programa pode ser alterado caso a soft-starter tenha uma saída que 
permita informar ao CLP que o processo de acionamento se encerrou. 
Nesse caso, em vez dos temporizadores, o controle é feito por meio do 
sinal fornecido pela soft-starter a uma entrada do CLP.
Dependendo da soft-starter, o controle de partida ou frenagem pode ser 
feito apenas por meio de um único sinal, sendo “1” para ligar (partida 
e operação) e “0” para desligar. Esse foi o controle implementado no 
Ladder apresentado, mas existem soft-starters que necessitam de doissinais de controle distintos, um para partida e outro para frenagem.
1.4.4 Partida com inversor de frequência
O inversor de frequência é um componente de acionamento que 
permite total controle sobre o funcionamento dos motores. Sua 
construção possibilita controlar a partida e frenagem, além da 
velocidade de rotação do motor. Para isso, o inversor de frequência gera 
a senoide de alimentação do motor, independentemente da frequência 
da rede de alimentação (PETRUZELLA, 2013). Devido às tecnologias 
envolvidas, é um equipamento de custo elevado. Porém, avaliando o 
conjunto motor de corrente alternada e inversor de frequência, seu 
custo é menor quando comparado aos motores de corrente contínua e 
drivers de acionamento de mesma potência.
Os inversores de frequência normalmente são programados localmente 
por meio de uma IHM ou interface com um computador. Nessa 
programação são definidas características de operação, como rampa de 
aceleração e frenagem, proteções e tipos de interfaces durante a operação. 
De acordo com as configurações realizadas no inversor de frequência, 
51
durante o acionamento do motor, o CLP deve enviar comandos simples, 
como ligar ou desligar motor e aumento ou diminuição da velocidade, seja 
por meio de sinais analógicos, seja por sequência de pulsos.
O inversor de frequência pode ser usado para controlar a operação de 
um único motor. A Figura 4 mostra o esquema elétrico para ligação do 
CLP ao inversor de frequência.
Figura 4 – Partida com inversor de frequência: 
a) Diagrama elétrico; b) Ladder
Fonte: elaborada pelo autor.
Na Figura 4, a entrada I01 recebe o comando para que o motor gire em 
um sentido (enviando comando ao inversor via saída Q01), enquanto a 
entrada I02 recebe e envia o comando para a rotação no sentido inverso. 
Perceba o intertravamento impedindo que se envie dois comandos ao 
mesmo tempo. Para mudar a rotação, primeiro é necessário retirar o 
sinal de comando (via comando recebido na entrada I03), e depois enviar 
um novo comando de rotação. O timer T01 impede que um comando 
52
de acionamento seja enviado durante o processo de desaceleração do 
motor. Esse bloqueio está presente no inversor, porém pode-se aplicar 
redundância no controle.
Neste Tema, foram apresentadas algumas informações referentes ao 
acionamento de máquinas elétricas em ambiente industrial, com foco 
em motores de corrente alternada. A partir dos esquemas elétricos 
apresentados, juntamente com os códigos Ladder para controle, o leitor 
poderá expandir os conhecimentos para necessidades específicas no 
ambiente industrial.
Referências
FRANCHI, C. M. Sistemas de Acionamento Elétrico. São Paulo: Saraiva, 2014.
GEORGINI, J. M. Automação Aplicada: Descrição e Implementação de Sistemas 
Sequenciais com PLCs. São Paulo: Saraiva, 2009.
PETRUZELLA, F. D. Motores elétricos e acionamentos (Tekne). Porto Alegre: 
Grupo A, 2013.
53
	Sumário
	Apresentação da disciplina
	Visão geral sobre CLPs. Introdução à linguagem Ladder
	Objetivos
	1. Introdução
	2. Partes de um CLP
	3. Linguagem de programação Ladder
	Referências
	Lógica programável. Fundamentos de sistemas de controle usando CLPs
	Objetivos
	1. Álgebra booleana em Ladder
	2. Técnicas de determinação das expressões booleanas
	3. Contato de selo
	4. Sistemas de controle
	5. Classificação conforme modo de controle
	6. Classificação conforme tipo de malha
	Referências
	Aplicação de controladores lógicos programáveis em processos industriais
	Objetivos
	1. Introdução
	Referências
	Projetos de controladores lógicos programáveis aplicados em acionamento de máquinas elétricas
	Objetivos
	1. Máquinas elétricas na indústria
	Referências