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Diferença entre Entradas Analógicas de 2 e 4 Fios: Guia Completo para PLCs

As entradas analógicas são fundamentais em sistemas de automação, especialmente para sensores em controladores lógicos programáveis (PLCs).

Elas desempenham um papel crucial na medição de variáveis como temperatura, pressão e nível.

No entanto, uma dúvida comum surge quando falamos sobre entradas analógicas de 2 e 4 fios.

Qual a diferença?

Quando escolher uma ou outra?

Este artigo vai te guiar nessa jornada, explicando de forma simples e prática as características de cada tipo de entrada e suas aplicações. Ao final, você estará pronto para escolher a opção ideal para o seu projeto.

Quer dominar a programação de CLPs e entender como utilizar essas entradas na prática? Confira o curso “Programação de CLP na prática”.

Entradas Analógicas de 2 Fios

As entradas analógicas de 2 fios são as mais comuns em muitos sistemas de automação.

Elas são conhecidas por sua simplicidade de instalação e uso, pois exigem apenas dois fios para realizar tanto a alimentação do sensor quanto a transmissão do sinal de medição.

Como funcionam as entradas de 2 fios?

Neste tipo de configuração, os dois fios desempenham dupla função: transmitem a alimentação do PLC para o sensor e retornam o sinal de medição em corrente (geralmente na faixa de 4 a 20 mA).

Isso significa que, através dos mesmos dois fios, ocorre a comunicação entre o sensor e o controlador.

Os PLCs que suportam entradas de 2 fios geralmente têm uma fonte de alimentação integrada, responsável por fornecer energia ao sensor.

Essa fonte, tipicamente de 24VDC, é suficiente para a maioria dos instrumentos de medição que funcionam com esse tipo de configuração.

Vantagens das Entradas Analógicas de 2 Fios

Instalação simples: Como apenas dois fios são necessários, a instalação é rápida e requer menos materiais.
Baixo custo: Com menos fios envolvidos, o custo de instalação e manutenção tende a ser menor.
Compatibilidade: A maioria dos sensores mais simples, como sensores de temperatura e pressão, são projetados para funcionar com essa configuração de 2 fios.

Desvantagens das Entradas de 2 Fios

Limitação de potência: A alimentação fornecida pelo PLC pode não ser suficiente para sensores que exigem maior potência.
Dependência do PLC: A alimentação é diretamente fornecida pelo PLC, o que pode limitar o uso de alguns sensores que necessitam de uma fonte de alimentação externa.

Entradas Analógicas de 4 Fios

As entradas analógicas de 4 fios, por outro lado, são usadas em aplicações onde os sensores necessitam de uma fonte de alimentação externa.

Isso ocorre em instrumentos que exigem mais potência para operar, ou em situações onde o PLC não pode fornecer a energia necessária.

Como funcionam as entradas de 4 fios?

Nesse tipo de configuração, dois fios são usados exclusivamente para a alimentação do sensor, enquanto os outros dois fios são dedicados à transmissão do sinal de medição. Diferentemente das entradas de 2 fios, aqui a alimentação é fornecida por uma fonte externa, que geralmente pode ser 110V AC ou 220V AC.

Vantagens das Entradas Analógicas de 4 Fios

Alimentação independente: Sensores mais robustos e complexos, como medidores de vazão magnéticos e alguns sensores de nível por ultrassom, exigem uma alimentação maior do que a fornecida pelo PLC.
Maior potência: Como a alimentação é externa, instrumentos de maior consumo energético podem ser usados, garantindo melhor desempenho.

Desvantagens das Entradas de 4 Fios

Instalação mais complexa: A necessidade de mais fios pode tornar a instalação mais demorada e custosa.
Custo mais elevado: O uso de fontes externas e a complexidade da instalação podem aumentar os custos totais do projeto.

Quando Usar 2 Fios ou 4 Fios?

A escolha entre entradas de 2 fios e 4 fios depende principalmente das necessidades energéticas do sensor e da complexidade do projeto.

Para aplicações simples, como medição de temperatura ou pressão, a configuração de 2 fios costuma ser suficiente. Por outro lado, quando se trabalha com sensores mais exigentes ou que demandam fontes de alimentação externas, como medidores de vazão, a configuração de 4 fios é indispensável.

Um ponto importante a ser considerado é o tipo de ambiente onde o sensor será instalado. Em locais onde há necessidade de maior confiabilidade e robustez, os sensores de 4 fios são preferidos, pois oferecem maior independência em relação ao sistema de controle.

Exemplos de Instrumentos com Entradas de 2 e 4 Fios

Para facilitar o entendimento, aqui estão alguns exemplos de sensores que usam essas configurações:

Sensores de 2 Fios

Sensores de temperatura: Usados para medição em sistemas de controle térmico.
Sensores de pressão: Comuns em sistemas hidráulicos e pneumáticos.
Sensores de nível simples: Utilizados em medições de líquidos em tanques.

Sensores de 4 Fios

Medidores de vazão magnéticos: Usados em sistemas de medição de fluxo de líquidos.
Medidores de nível ultrassônicos: Ideal para medições em tanques com grandes volumes.
Sensores de vibração: Comuns em sistemas de monitoramento de máquinas industriais.

Como Escolher o Melhor Tipo de Entrada para o Seu PLC

Ao especificar um instrumento, o tipo de entrada do PLC é uma consideração vital. Para garantir o correto funcionamento do sensor, é essencial verificar se ele precisa de uma fonte de alimentação externa ou se pode ser alimentado diretamente pelo PLC.

Para sensores de 2 fios, a instalação é mais simples, enquanto os sensores de 4 fios exigem uma fonte de alimentação externa e uma instalação mais detalhada.

Descubra mais sobre os principais CLPs do mercado em nosso artigo “CLP SCHNEIDER + IHM + SCADA ELIPSE E3”.

Sempre consulte a folha de dados do fabricante para determinar as especificações exatas do sensor. Essa informação te ajudará a evitar erros no projeto e garantirá que o sensor funcione corretamente.

Conclusão

Entender a diferença entre entradas analógicas de 2 e 4 fios é essencial para otimizar o desempenho do seu sistema de automação.

Cada tipo de configuração tem suas vantagens e desvantagens, e a escolha certa depende das especificações do sensor e da fonte de alimentação disponível no seu projeto.

Sensores de 2 fios são ideais para aplicações simples e de baixo consumo energético, enquanto os de 4 fios são indispensáveis para sensores mais robustos e que demandam maior potência.

TIA Portal V19 : Confira suas Novidades e Atualizações

A mais recente atualização do TIA Portal V19 da Siemens trouxe diversas novas funcionalidades para otimizar e aprimorar sua experiência com o software.

Explore as principais inovações desta versão e descubra como elas podem transformar e potencializar seus projetos de automação.

O Que É o TIA Portal V19?

O TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) é a plataforma da Siemens para desenvolver soluções integradas de automação.

A versão V19 traz avanços que aumentam a eficiência, flexibilidade e integração dos sistemas.

Se você trabalha, gere ou busca se capacitar em programação de CLP, configuração de IHM ou qualquer aspecto da automação industrial, esta atualização é essencial para você.

Novidades em Programação de CLP

Melhorias no Controle PID e Novas Instruções

A atualização não só trouxe a nova instrução “Filter_Universal” para CLP’s S7-1500, mas também aprimorou a capacidade de ajuste de frequências.

Este filtro digital configurável permite ajustar a transmissão ou atenuação de frequências específicas, o que é crucial para ajustes finos em processos industriais.

Além disso, a versão 3.0 do PID_Compact agora oferece um ajuste de deadband (zona morta), o que contribui para a redução de interferências e ruídos, consequentemente aumentando a eficiência do sistema.

Por fim, a instrução “Random” foi adicionada, sendo especialmente útil para simulação de cenários e testes, bem como para funções específicas em processos industriais.

Acesso Simbólico Durante o Tempo de Execução

A nova função “Symbolic access during runtime” permite que aplicativos externos acessem tags no programa PLC em tempo real.

Isso é útil para aplicações IHM e funções OPC UA, com suporte a tipos de dados struct e STRING/WSTRING, tornando o gerenciamento e a comunicação de dados mais eficazes.

Avanços na Configuração de Hardware

Suporte Expandido para CPUs

A versão V19 do TIA Portal trouxe suporte para novas CPUs, como as S7-1500 Compact CPUs 1511C-1 PN e 1512C-1 PN.

Essas CPUs oferecem até 70% mais memória de programa e 100% mais memória de dados, além de melhorias no desempenho de comunicação, com aumentos de aproximadamente 1,6 vezes para OPC UA e 2,3 vezes para OUC.

Gestão Uniforme de Usuários e Segurança

A atualização também trouxe melhorias na gestão de usuários para as CPUs S7-1500, introduzindo novos recursos para comunicação PG/HMI, servidor web e OPC UA.

Além disso, o registro de segurança agora conta com uma memória separada para logs de segurança e oferece suporte a sistemas de monitoramento externos, o que aumenta significativamente a segurança no chão de fábrica.

Essas melhorias garantem uma gestão mais eficaz dos dados e maior proteção contra falhas e acessos não autorizados, reforçando a confiabilidade dos sistemas industriais.

Indústria 4.0 e Integração TI-TA

Uma das grandes novidades do TIA Portal V19 é a integração com o Visual Studio Code (VSCode), que aprimora significativamente a interação entre TI e automação.

Com essa atualização, o VSCode agora pode ser utilizado como ambiente de desenvolvimento para scripts no WinCC Unified, aproveitando sua robustez e popularidade. Embora sutil, este update melhora a Indústria 4.0 ao oferecer uma conexão mais fluida entre programação de CLP e aplicações industriais.

Além disso, o VSCode expande as possibilidades de integração entre TI e automação, permitindo o uso de diversas linguagens e frameworks. Isso é essencial para a implementação de novas tecnologias em ambientes industriais.

Por exemplo, com Inteligência Artificial (IA), é possível realizar análises em tempo real, prever falhas e otimizar processos, tornando-os mais eficientes e inteligentes. O VSCode ainda oferece funcionalidades incríveis, como gerar relatórios, enviar e-mails com dados importantes, criar dashboards e preencher planilhas.

Além disso, Machine Learning e visão de máquina podem ser integrados para otimizar decisões e monitorar o desempenho das máquinas com mais eficiência. Com isso, diagnósticos mais precisos, antecipação de falhas e maior segurança nos processos são alcançados, sem a necessidade de múltiplos sensores ou câmeras estáticas.

Graças ao aprendizado de máquina, o processo pode identificar e corrigir erros em produtos, gerando notificações e informações detalhadas sobre o problema utilizando apenas câmeras.

Essa conexão aprimorada entre o TIA Portal e o VSCode reforça o compromisso com a Indústria 4.0, onde a integração entre Tecnologia da Informação e automação é essencial para fábricas e processos 4.0.

Ao utilizar o VSCode, os profissionais podem integrar aplicações de maneira mais eficaz, acelerar o desenvolvimento e garantir que as soluções de automação atendam às crescentes demandas de uma indústria cada vez mais conectada.

Considerações Finais

Com as novas funcionalidades do TIA Portal V19, a Siemens reafirma seu compromisso com sempre manter seu software atualizado e trazendo o que há de mais novo na automação industrial, tudo em apenas um software, oferecendo ferramentas que aumentam a eficiência, segurança e flexibilidade dos sistemas de controle.

Se você trabalha com programação de CLP, configuração de IHM ou outros aspectos da automação, a atualização para o TIA Portal V19 é a escolha ideal para seus projetos.

Gostou do que viu e quer se aprofundar mais? Explore o universo da Siemens e da programação avançada do TIA Portal Clicando Aqui .

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Aula de CLP do Básico ao Prático Gratuito

Nesse artigo você verá uma aula de CLP do básico ao prático com simulador gratuito.

Você verá como sua programação pode ser simples, rápida e fácil de fazer, mesmo que você seja iniciante.

Veja conceitos básicos e práticos sobre CLP, seu funcionamento e sua programação.

Você pode acompanhar esse conteúdo também no vídeo abaixo.

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CLP definição

O termo “CLP” (Controlador Lógico Programável) é um equipamento que se parece com o cérebro humano

Ele (assim como nosso cérebro) armazena informações enviadas por sensores externos.

Esses sensores enviam impulsos elétricos ao CLP e podem ser substituídos por outros tipos de sensores conforme a necessidade, como pressostatos ou botões, por exemplo.

A programação do CLP consite em, basicamente, na escrita de códigos em linguagens de programação específicas para controlar dispositivos que estão contectados a ele.

Sendo assim, o programador carrega esses códigos no CLP e ele executa para controlar dispositivos e equipamentos.

Lógica de Programação em Ladder

Sabemos que a programação em Ladder é uma das mais utilizadas na área industrial.

Porque, ladder é uma linguagem visual e fácil de entender, e se parece muito com um diagrama elétrico.

Aliás, a origem da linguagem ladder, vem dos diagramas elétricos.

Passo a passo Prático com CLP

Vamos simular uma chave seletora conectada ao CLP que liga/desliga um motor que movimenta uma esteira.

Abaixo vemos as instruções para esse projeto:

Uma entrada digital do CLP é energizada quando a chave seletora está na posição “on”, o que indica ao CLP para ligar o motor.
Uma saída digital é energizada pelo CLP para acionar um contato que liga o motor fisicamente.
Ao colocar a chave seletora na posição “on”, o motor liga imediatamente e após 10 segundos a esteira também liga. Após mais 10 segundos, o motor desliga automaticamente.
Para religar, é necessário colocar a chave seletora na posição “off” e depois voltá-la para “on”.

Como Funcionam as Entradas e saídas no CLP

Para essa lógica serão usadas entradas e saídas digitais.

A entrada é representada por uma chave aberta no esquema elétrico, ou seja, um contato NA e está no endereço físico do CLP %I0.0. Essa é nossa chave seletora.

Enquanto que, a saída digital %Q0.7 está fisicamente conectada a um contator, responsável por movimentar o motor.

Software de programação gratuito para CLP

Vamos usar o Machine Expert Basic da Schneider – se quiser saber como baixar, CLIQUE AQUI.

Criando a lógica de programação

Em primeiro lugar, abra o software.

Perceba que aparece uma configuração de segurança, porém, deixe inativo.

Clique em “Aplicar”.

Agora, na aba “Configuração”, vamos configurar o hardware (mesmo sendo uma simulação).

Selecione o CLP de sua escolha e arraste. Aqui, escolhi o TM221M16R.

E então, adicione os seguintes componentes aos degraus :

1 contato NA

1 Bobina

Atribua nome e endereço conforme figura abaixo. Contato NA = %I0.0 e bobina = %M0.

Sendo assim, agora adicione uma nova linha.

Nesse ponto adicione um temporizador do tipo TON.

E acaso queira saber mais sobre os elementos básicos mais utilizados em programação de CLP, CLIQUE AQUI.

Continuando, pré configure o temporizador para 10 segundos.

Por favor, lembre-se de colocar a base de tempo na unidade de segundos.

Então adicione um contato normal aberto com endereço %M0 (auxiliar liga) e conecte ao IN do contador.

Depois adicione ao final da linha uma bobina com endereço %M1 (auxiliar contador).

Agora crie mais uma linha e adicione um contato normal aberto com endereço %M0 (auxiliar liga) e adicione ao final da linha uma bobina com endereço físico %Q0.7 (liga motor).