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.

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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.

Diferenças entre Automação e Instrumentação

Diferenças entre automação e instrumentação, venha descobrir do que se tratam essas duas disciplinas!

A automação e a instrumentação são duas áreas muito importantes na engenharia e elas desempenham papéis fundamentais em muitos processos diferentes.

Embora exista relação entre as duas disciplinas, elas possuem conceitos e funções diferentes.

O que é automação?

Automação basicamente significa usar a tecnologia para executar tarefas automaticamente, sem precisar de uma pessoa para fazer isso.

O objetivo da automação é melhorar a eficiência, a precisão e a confiabilidade das atividades, evitando que as pessoas tenham que fazer tarefas repetitivas ou perigosas.

Ela pode ser usada em várias áreas, como em fábricas, na agricultura, no transporte e inclusive em nossas residências.

Por exemplo, em uma montadora de carros existem vários processos automatizados. Imagine o processo de solda de peças do carro, se não existisse a automação provavelmente teria-se uma ou mais pessoas executanto essa tarefa manualmente.

Com o advento da automação, equipamentos (atuadores) como válvulas on-off ou de controle, motores elétricos, executam essa tarefa (e muitas outras) de forma automática e muito precisa.

Ainda sobre a automação, você precisa saber que esse é um mundo enorme de tecnologias e ferramentas que juntas, contribuem para que os processos sejam automatizados. Algumas das atividades importantes na automação são:

  • Conhecimento em programação de PLC’s – por meio das linguagens ladder (a mais popular), lista de instruções, texto estruturado;
  • Configuração de SDCD’s – é necessário conhecer hardware e software de programação desses sistemas, uma vez que eles são responsáveis por receber algumas informações de campo (geralmente dos sensores modulares como temperatura, nível, vazão), e inclusive, eles “conversam” com os PLC’s dentro da indústria através dos protocolos de comunicação (rede).
  • Banco de Dados – é literalmente uma base onde se armazenam os dados dos processo afim de disponiblizar para os níveis de gerenciamento dentro de um processo industrial.
  • Conhecimento dos parâmetros do processo – é uma habilidade necessária para correta programação de lógicas de controle de processos (feitos dentro dos PLC’s e SDCD’s em sua maioria).

Exemplos de dispositivos para automação

  • Controlador Lógico Programável (CLP ou PLC);
  • Interfaces Homem-Máquinas (IHM’s);
  • Robôs;
  • Sistema Digital de Controle Distribuídos (SDCD’s).

O que é instrumentação?

Já a instrumentação é o uso de instrumentos ou dispositivos como (sensores, sinalizadores, atuadores) para medir, controlar e monitorar as variáveis de um processo.

Sendo assim ,esses dispositivos “sentem” o processo por meio da medição de suas variáveis e transformam os dados coletados em informações.

Existe instrumentação (assim como a automação) em diversos processos, como indústria, nas nossas casas, nos nossos carros…você sabia que o condicionar de ar da sua casa tem instrumentação?

Então, resumidamente a instrumentação “mede” o processo e a automação usa essa medição para agir naquele processo.

Existem outras coisas envolvidas na instrumentação, aliás, existe tanta coisa na instrumentação que você ficaria surpreso.

Algumas dessas “coisas” são:

  • Metrologia – essa disciplina é responsável por garantir que as medições estejam confiáveis e precisas. Como? Através da calibração, verificação e certificação dos instrumentos de medição.
  • Redes de comunicação de instrumentos – existem protocolos de comunicação para os intrumentos inteligentes que compõem o processo em uma indústria por exemplo. Alguns nomes para você se familiarizar são, HART (em português Protocolo de Acesso a Transmissores Inteligentes), o PROFIBUS, o Foundation Fieldbus e Modbus.
  • Especificação de instrumentos (ou Folha de Dados) – essa área da instrumentação diz respeito à especificação dos instrumentos (ou dos melhores instrumentos) para cada aplicação. O profissional deve ser capaz de especificar o instrumento que melhor se adapte às condições do processo medido, levando em consideração a qualidade do instrumento e o preço, basicamente.
  • Analítica – se refere à are da instrumentação responsável pela medição de parâmetros (ou variáveis) como pH, condutividade, turbidez, etc. Essa parte da instrumentação é mais complexa e exige capacitações específicas por parte do instrumentista.

Vamos a um exemplo:

Em uma plantação de laranjas, existem sensores de umidade do solo e termômetros instalados em diferentes áreas para coletar dados sobre a umidade do solo e a temperatura ambiente.

Dessa forma, existe uma conexão desses sensores (que fazem parte da instrumentação) a um sistema de automação que controla a irrigação e o sistema de ventilação.

Assim, a combinação de instrumentação e automação possibilita o monitoramento contínuo da umidade do solo e da temperatura na plantação de laranjas, garantindo condições ideais para o cultivo e melhorando a produção de frutas com alta qualidade.

Considerações Finais

Então, trocando em miúdos (resumindo): Essas duas disciplinas (que têm uma infinidade de tenologias e conceitos associados) fazem parte de uma pirâmide com várias camadas.

Os sensores medem as variáveis do processo e a automação (PLC´s e SDCD’s) processa esses dados, transformando em informações e disponibilizando para o usuário os valores referentes às medições (IHM’s).

A automação através da instrumentação proporciona a possibilidade de se fazer inúmeras tarefas, desde as mais simples às mais complexas.

Existe automação e instrumentação nas indústrias, nas nossas casas, e nos mais diversos ambientes.

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