Aula 04 CLP

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TEP 00.126 
AUTOMAÇÃO DA PRODUÇÃO
Professor Bruno Campos Pedroza
E-mail: bpedroza@vm.uff.br
Celular: (21) 99621-1282
CIRCUITO LÓGICO
SEGUNDO EXERCÍCIO PARA CASA:
Um forno industrial dispõe de quatro sensores que acusam temperaturas acima de 1000oC e um atuador D que produz o desligamento automático do forno. Cada sensor i, para i = 1, 2, 3, 4, gera um sinal Ei para um CLP que, quando ativado, indica que uma temperatura elevada foi detectada. Como os sensores podem apresentar defeitos na leitura de temperatura, o desligamento automático deve ser realizado quando pelo menos dois dos quatro sensores acusarem temperatura alta. Além disso, quando apenas o sensor i acusar temperatura elevada, a lâmpada conectada ao sinal Li deve ser acesa, indicando um possível defeito no sensor. Faça um mapa de Karnaugh, expressões lógicas e um circuito lógico para esse problema. Simule o programa usando o software LDmicro.
CIRCUITO LÓGICO
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO:
REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA:
CIRCUITO LÓGICO
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO:
SENSORES
E1 = 1, SE A TEMPERATURA MEDIDA PELO PRIMEIRO SENSOR FOR SUPERIOR A 1000oC;
E2 = 1, SE A TEMPERATURA MEDIDA PELO SEGUNDO SENSOR FOR SUPERIOR A 1000oC;
E3 = 1, SE A TEMPERATURA MEDIDA PELO TERCEIRO SENSOR FOR SUPERIOR A 1000oC;
E4 = 1, SE A TEMPERATURA MEDIDA PELO QUARTO SENSOR FOR SUPERIOR A 1000oC.
CIRCUITO LÓGICO
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO:
ATUADORES:
L1 = 1, SE APENAS O PRIMEIRO SENSOR INDICAR TEMPERATURA ACIMA DE 1000oC;
L2 = 1, SE APENAS O SEGUNDO SENSOR INDICAR TEMPERATURA ACIMA DE 1000oC; 
L3 = 1, SE APENAS O TERCEIRO SENSOR INDICAR TEMPERATURA ACIMA DE 1000oC;
L4 = 1, SE APENAS O QUARTO SENSOR INDICAR TEMPERATURA ACIMA DE 1000oC;
D = 1, QUANDO PELO MENOS DOIS DOS QUATROS SENSORES INDICAREM TEMPERATURA ACIMA 1000oC.
CIRCUITO LÓGICO
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO:
TABELA VERDADE:
E1
E2
E3
E4
D
L1
L2
L3
L4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
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1
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1
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1
1
1
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0
0
0
E1
E2
E3
E4
D
L1
L2
L3
L4
1
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0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
1
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0
CIRCUITO LÓGICO
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO:
MAPA DE KARNAUGH E EXPRESSÃO LÓGICA PARA D:
00
01
11
10
00
0
0
1
0
01
0
1
1
1
11
1
1
1
1
10
0
1
1
1
CIRCUITO LÓGICO
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO:
MAPA DE KARNAUGH E EXPRESSÃO LÓGICA PARA L1:
00
01
11
10
00
0
0
0
1
01
0
0
0
0
11
0
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0
0
10
0
0
0
0
CIRCUITO LÓGICO
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO:
DE FORMA ANÁLOGA, TEM-SE AS SEGUINTES EXPRESSÕES LÓGICAS PARA L2, L3 E L4:
CIRCUITO LÓGICO
LINGUAGEM LADER
Considerações Gerais:
Nos circuitos de relés, cada contato, ao assumir dois estados (fechado ou aberto), representa uma variável booleana, ou seja, uma variável que assume dois estados: verdadeiro ou falso.
LINGUAGEM LADDER
Considerações Gerais:
Pela facilidade do desenho e da inspeção de circuitos, e pela longa experiência e tradição dos engenheiros projetistas dos quadros de comando elétrico, uma das primeiras técnicas de programação dos CLPs foi chamada de linguagem "de relés" ou ladder (que quer dizer em escada ou cascata). Essa técnica mantém regras e símbolos tradicionais do projeto de quadros de comando.
LINGUAGEM LADDER
Considerações Gerais:
O diagrama ladder parte de duas linhas verticais, também chamadas de barras de alimentação. Cada representação de causalidade é feita por uma linha horizontal. Esta linha, por sua vez, é formada por pelo menos um elemento controlado (bobina de relé) e um conjunto de condições para o controle desse elemento (rede de contatos).
LINGUAGEM LADDER
Considerações Gerais:
O Controlador Lógico Programável examina a continuidade de cada linha, isto é, verifica se todas as variáveis de entrada são verdadeiras. Trata-se de uma "continuidade lógica". Cada linha ladder permite programar desde funções binárias até funções digitais complexas.
PROGRAMAÇÃO LADDER
Sequência adotada neste curso para o desenvolvimento de um programa em Linguagem Ladder.
LINGUAGEM LADER
INSTRUÇÕES E COMANDOS DA LINGUAGEM LADER
A linguagem lader é uma linguagem gráfica de alto nível que se assemelha ao esquema elétrico de um circuito de comando ou diagrama de contatos.
No lader todos os tipos de instruções pertencem a dois grandes grupos: instruções de entrada e instruções de saída.
 Nas instruções de entrada são formuladas perguntas, enquanto as instruções de saída executam algum tipo de ação em função das respostas afirmativas ou negativas das instruções de entrada que estão representadas na mesma linha lógica da instrução de saída.
LINGUAGEM LADER
INSTRUÇOES E COMANDOS DA LINGUAGEM LADER
A CPU do Controlador Programável executa todas as instruções, começando pela primeira instrução da primeira linha do programa e indo até a última instrução da última linha do programa do usuário. Essa execução se chama um SCAN, ou varredura do programa.
Na linguagem lader os comandos têm mesmo a estrutura de um esquema de circuito de intertravamento baseado em lógica de relés. Entretanto, convém lembrar que essa estrutura de linguagem assemelha- se, mas não opera exatamente como um circuito de relés. Ao longo do SCAN de programa, se alterado o estado de uma variável essa mudança será considerada tão somente nas linhas subsequentes desse próprio SCAN. A atualização das linhas anteriores somente ocorrerá no SCAN seguinte.
LINGUAGEM LADDER
Usaremos apenas um subconjunto da linguagem suficiente para fazer tudo
Outras funcionalidades tornam os programas mais simples
LINGUAGEM LADDER
INSTRUÇOES E COMANDOS DA LINGUAGEM LADER
As instruções básicas da maioria dos CLPs podem ser agrupadas em sete categorias:
lógica de relé ou instrução de bit;
temporização e contagem;
aritmética;
manipulação de dados;
controle de fluxo;
transferência de dados;
avançada.
LINGUAGEM LADDER
Lógica de Relé ou Instrução de Bit
Uma instrução de bit pode ser de entrada ou de saída.
Durante a execução de uma instrução de entrada o estado de um bit em um determinado endereço é examinado.
Durante a execução de uma instrução de saída de bit o estado de um bit de um determinado endereço é alterado para O ou 1, conforme haja ou não continuidade lógica da linha com a qual a instrução está relacionada.
LINGUAGEM LADDER
Instrução NA (XIC) (eXamine If Closed)
A CPU executa esta instrução verificando o valor do bit endereçado pela instrução.
Se o bit endereçado pela instrução estiver no estado lógico 0, a instrução retorna com o valor lógico falso e, portanto, não há continuidade lógica no trecho do ladder em que a instrução está inserida.
Se o bit endereçado pela instrução estiver no estado lógico 1, a instrução retorna com o valor lógico verdadeiro e, portanto, há continuidade lógica no trecho do ladder em que a instrução está inserida.
LINGUAGEM LADDER
Instrução NA (XIC) (eXamine If Closed)
A representação dessa instrução na linguagem ladder, juntamente com a sua operação, faz com que a mesma seja comumente interpretada como um contato normalmente aberto de um relé. 
Estado doBIT
Instrução NA
0
Verdadeira
1
Falsa
LINGUAGEM LADDER
Instrução NF (XIO) (eXamine If Open)
A CPU executa esta instrução verificando o valor do bit endereçado pela instrução.
Se o bit endereçado pela instrução estiver no estado lógico 1, a instrução retoma com o valor lógico falso e, portanto, não há continuidade lógica no trecho do lader.
Se o bit endereçado pela instrução estiver no estado lógico 0, a instrução retoma com o valor lógico verdadeiro e, portanto, há continuidade lógica no trecho do lader.
LINGUAGEM LADDER
Instrução NA (XIC) (eXamine If Closed)A representação gráfica desta instrução, juntamente com a sua operação, faz com que ela seja interpretada como um contato normalmente fechado de um relé.
Estado doBIT
Instrução NA
0
Falsa
1
Verdadeira
LINGUAGEM LADDER
Instrução de saída - bobina energizada (OTE) (Output Terminal Energize)
A CPU executa esta instrução verificando se há ou não continuidade lógica na linha que antecede a instrução.
Caso haja continuidade lógica da linha, o bit endereçado pela instrução será colocado no estado lógico 1.
Se não houver continuidade na linha, o bit endereçado pela instrução será colocado no estado lógico 0.
LINGUAGEM LADDER
EXEMPLOS: Escrever um programa em LADDER correspondente às seguintes expressões lógicas:
X=(A e não B) ou (não A e B);
Y= (A e B) ou (não C e não D);
Z=não B e D.
LINGUAGEM LADDER
X=(A e não B) ou (não A e B)
LINGUAGEM LADER
Y= (A e B) ou (não C e não D);
LINGUAGEM LADER
Z=não B e D.
LINGUAGEM LADDER
TERCEIRO EXERCÍCIO PARA CASA (PARTE 1):
Fazer um programa Ladder para as seguintes expressões lógicas:
LINGUAGEM LADDER
DIAGRAMA DE CONTROLE PARA UM PROCESSO QUE SEJA ANALÓGICO E DIGITAL
LINGUAGEM LADDER
CONVERSOR ANALÓGICO DIGITAL (ADC)
CONVERTE UM SINAL ANALÓGICO EM UM SINAL DIGITAL.
LINGUAGEM LADDER
CONVERSOR ANALÓGICO DIGITAL (ADC)
CONVERSOR
ANALÓGICO
DIGITAL
(ADC)
0.00, 0.60, 0.95...
LINGUAGEM LADDER
CONVERSOR ANALÓGICO DIGITAL (ADC)
DIAGRAMA DE BLOCOS
LINGUAGEM LADDER
CONVERSOR ANALÓGICO DIGITAL (ADC)
FASES DA CONVESÃO ANALOGICA DIGITAL
AMOSTRAGEM
Conversão do sinal contínuo em uma série de sinais analógicos discretos em intervalos periódicos
LINGUAGEM LADDER
CONVERSOR ANALÓGICO DIGITAL (ADC)
FASES DA CONVESÃO ANALOGICA DIGITAL
QUANTIZAÇÃO
Cada sinal analógico discreto é atribuído a um dos níveis de amplitude previamente definidos.
Cada nível é um valor discreto de voltagem que varia conforme a faixa de trabalho do ADC
LINGUAGEM LADDER
CONVERSOR ANALÓGICO DIGITAL (ADC)
FASES DA CONVESÃO ANALOGICA DIGITAL
CODIFICAÇÃO
Os níveis de amplitude discretos são convertido em um código digital
LINGUAGEM LADDER
CONVERSOR DIGITAL ANALÓGICO (DAC)
Converte um sinal digital em um sinal contínuo que aciona um atuador ou outro dispositivo analógico
LINGUAGEM LADDER
CONVERSOR DIGITAL ANALÓGICO (DAC)
DECODIFICAÇÃO
A saída digital é convertida em uma série de valores analógicos em momentos discretos de tempo
EXPLORAÇÃO DE DADOS
Cada valor sucessivo é transformado em um valor contínuo que permanece até o próximo intervalo de amostragem
LINGUAGEM LADDER
EXERCÍCIO:
	Um sinal gerado por um medidor de ângulos passa por um conversor analógico digital de 4 bits. Faça um programa ladder que acione um alarme sempre que o ângulo medido estiver no intervalo entre 135o e 225o.
LINGUAGEM LADDER
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO:
	
LINGUAGEM LADDER
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO:
 VARIÁVEIS DE ENTRADAS:
B3 – BIT MAIS SIGNIFICATIVO;
B2;
B1;
B0 – BIT MENOS SIGNIFICATIVO.
	VARIÁVEL DE SAÍDA:
A – ALARME.
LINGUAGEM LADDER
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO:
 TABELA VERDADE
B3
B2
B1
B0
A
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
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1
1
0
0
1
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1
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1
0
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1
1
0
1
0
1
1
1
1
B3
B2
B1
B0
A
1
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0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
0
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1
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0
0
1
1
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1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
LINGUAGEM LADDER
00
01
11
10
00
0
0
0
1
01
0
0
0
1
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0
1
0
0
10
0
1
0
0
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO
MAPA DE KARNAUGH
LINGUAGEM LADDER
00
01
11
10
00
0
0
0
1
01
0
0
0
1
11
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1
0
0
10
0
1
0
0
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO
MAPA DE KARNAUGH
LINGUAGEM LADDER
SOLUÇÃO DO EXERCÍCIO
PROGRAMA LADDER
OBSERVE QUE NESTA SOLUÇÃO O INTERVALO ONDE O ALARME É ACIONADO É DADO POR
LINGUAGEM LADDER
Comando de leitura de sensores passando por conversores A/D: 
READ ADC
A0
A/D CONVERTER READ
LINGUAGEM LADDER
Comandos de comparação
A0 < 5
A0 > 5
A0 = 5
QUE (Compare for Equals) 
LES (Compare for Less Than) 
GRT(Compare for Greater Than) 
A0 ≠ 5
NEQ (Compare for Not Equals) 
LINGUAGEM LADDER
Comandos de comparação
A0 ≤ 5
A0 ≥ 5
LEQ (Compare for Less Than ou Equal) 
GEQ (Compare for Greater Than or Equal) 
LINGUAGEM LADDER
EXEMPLO: Bomba de ar de posto de gasolina com valores de pressão analógicos lidos do sensor e da IHM
Controlador
Pneu
Sensor de Pressão
Botão “Pneu Vazio”
Ajuste de Pressão
IHM
Bomba de ar
Válvula de escape
LINGUAGEM LADDER
DESCRIÇÃO LÓGICA DO PROBLEMA
ATIVA A BOMBA SE A PRESSÃO LIDA ESTIVER ABAIXO DA PRESSÃO PROGRAMADA E FOR MAIOR QUE ZERO;
ATIVA A BOMBA SE O BOTÃO “PNEU VAZIO” ESTIVER PRESSIONADO;
ATIVA A VÁLVULA DE ESCAPE SE A PRESSÃO LIDA ESTIVER ACIMA DA PRESSÃO PROGRAMADA.
LINGUAGEM LADDER
VARIÁVEIS UTILIZADAS
VARIÁVEIS DE ENTRADA:
PP - PRESSÃO PROGRAMADA;
PL – PRESSÃO LIDA;
BV – BOTÃO “PNEU VAZIO”.
VARIÁVEIS DE SAÍDA:
BA – BOMBA DE AR;
VE – VÁLVULA DE ESCAPE.
LINGUAGEM LADDER