AI-5 3 - Lógica estruturada

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Análise e projeto baseado em lógica 
estruturada e diagrama de estados
Automação Industrial - 2021.3
Prof. Ilan Sousa Correa
Universidade Federal do Pará (UFPA)
Instituto de Tecnologia (ITEC)
Faculdade de Eng. da Computação e Telecomunicações (FCT)
Análise e projeto baseado em lógica 
estruturada e diagrama de estados
Projeto baseado em máquinas de estados
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UFPA/ITEC/FCT
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Prof. Ilan Correa
Análise e projeto baseado em lógica estruturada e diagrama de 
estados
Projeto baseado em máquinas de estados
● Um estado de um sistema é um modo de operação
○ Um sistema pode ser descrito por um conjunto de estados e transições entre eles
● Exemplo:
○ Dois estados 
○ Se o sistema está no estado 1 e o evento A acontece, o sistema vai para o estado 2
○ Se o sistema está no estado 2 e o evento B acontece, o sistema vai para o estado 1
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Análise e projeto baseado em lógica estruturada e diagrama de 
estados
Projeto baseado em máquinas de estados
● Um estado de um sistema é um modo de operação
○ Um sistema pode ser descrito por um conjunto de estados e transições entre eles
● Exemplo:
○ Contextualização: o diagrama de estados pode representar um controle automático de lâmpada. Quando o sistema é 
ligado, o sistema entre no estado “Lights off”. Se um movimento é detectado ou o botão de ligar é pressionado, o 
sistema vai para o estado “Lights on”. Se o sistema está no estado “Lights on” por uma hora ou um botão para desligar é 
pressionado, o sistema vai para o estado “Lights off”.
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estados
Projeto baseado em máquinas de estados
● Pontos chave para criação de um diagrama de estados
○ Considerações sobre o sistema
■ O que o sistema faz normalmente?
■ O comportamento do sistema muda?
■ Algo pode mudar o comportamento do sistema?
■ Há uma sequência de ações
○ Listagem de modos de operação nos quais o sistema está fazendo uma determinada atividade que inicia e termina. 
Algumas atividades pode ser simplesmente espera.
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● Exemplo: Semáforo
○ Sequência normal: 
■ Luz verde em uma direção por um período mais 
longo;
■ Seguido de um período de luz amarela por um 
período menor
■ Este padrão é similar na outra direção
■ Luz verde ou amarela em uma direção implica 
em luz vermelha na outra direção
■ Há botões para pedestres, então quando 
pedestre estão presentes, uma luz de faixa de 
pedestres é ligada
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● Exemplo: Semáforo
○ Desenvolvimento do controlador
■ Definir entradas e saída 
● Entradas podem definir as transições
● Saídas podem definir o estado do sistema
■ Variáveis do sistema mudarão de acordo com o 
estado
○ Itens que podem estar ligados ou desligados
■ Saídas: L1, L2, L3, L4, L5, L6
■ Entradas: S1, S2
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● Exemplo: Semáforo
○ O sistema também pode ser representado por uma 
tabela de estados
■ Sequência de luzes é listadas em ordem
■ Cada estado possui um nome
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● Exemplo: Semáforo
○ O sistema também pode ser representado por uma 
tabela de estados
■ Transições podem ser incluídas na tabela
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● Exemplo: Semáforo
○ Diagrama de estados
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● Exemplo: Semáforo
○ Conversão do diagrama de estados para lógica ladder
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● Exemplo: Semáforo
○ Conversão do diagrama de estados para lógica ladder
■ Bloco ladder inicial: inicializa os estados do CLP
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● Exemplo: Semáforo
○ Conversão do diagrama de estados para lógica ladder
■ Lógica de saída de acordo com o estado
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● Exemplo: Semáforo
○ Conversão do diagrama de estados para lógica ladder
■ Primeiro estado: regra de transição S1
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● Exemplo: Semáforo
○ Conversão do diagrama de estados para lógica ladder
■ Segundo estado
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● Exemplo: Semáforo
○ Conversão do diagrama de estados para lógica ladder
■ Terceiro estado: regra de transição S2
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● Exemplo: Semáforo
○ Conversão do diagrama de estados para lógica ladder
■ Quarto estado
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estados
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● Prioridade entre estados
○ O exemplo anterior tem somente um caminho entre os estados
○ Um estado pode ter dois possíveis próximos estados
■ Um programa mal projetado, pode resultar em dois estado ativos ao mesmo tempo
○ Exemplo
■ Se STB está ativo e A e C ocorrem simultaneamente, o sistema entrada nos estado STA e STC ao mesmo tempo, o 
que pode não ser desejado
■ Solução: escolher uma das duas transições como tendo maior 
prioridade 
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Projeto baseado em máquinas de estados
● Prioridade entre estados
○ O exemplo anterior tem somente um caminho entre os 
estados
○ Um estado pode ter dois possíveis próximos estados
■ Um programa mal projetado, pode resultar em dois 
estado ativos ao mesmo tempo
○ Exemplo
■ Diagrama ladder com priorização
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● Representação de transições como funções lógicas
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Controle a partir de dois
paineis de controle
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● Conversão de diagramas de estados para equações booleanas e lógica ladder
○ Algumas considerações
■ Um estado estará ativo se ele já estiver ativo ou se houve uma transição de um outro estado
■ Uma estado estará desativado se houve uma transição para outro estado
○ Tais condições podem ser modeladas em forma de equações lógicas e implementadas diretamente em lógicaladder
■ Há uma equação para cada estado
■ State X = (State X OU “chegou de um outro estado”) E “não saiu para outro estado”
■ Formalmente
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STATE
i
 ⇒ variável que indica se o estado i está ativo
n ⇒ número de transições para o estado i
M ⇒ número de transições saindo do estado i
T
j,i
⇒ Condição lógica de transição do estado j para i
T
i,k
⇒ Condição lógica de transição do estado i para k
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estados
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● Conversão de diagramas de estados para equações booleanas e lógica ladder
○ Aplicando no exemplo do semáforo
■ Nomes dos estados: ST1 (green NS), ST2 (yellow NS), ST3 (gree EW), ST4 (yellow EW)
■ Diagrama de estados pode ser analisado para construir as equações dos estados
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Temporizadores são representados como TONi(A, 
delay). TON ⇒ atraso para ligar, A entrada do 
temporizador, delay é o tempo
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● Conversão de diagramas de estados para equações booleanas e lógica ladder
○ Aplicando no exemplo do semáforo
■ Nomes dos estados: ST1 (green NS), ST2 (yellow NS), ST3 (gree EW), ST4 (yellow EW)
■ Diagrama de estados pode ser analisado para construir as equações dos estados
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Simplificando
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● Conversão de diagramas de estados para equações 
booleanas e lógica ladder
○ Aplicando no exemplo do semáforo
■ Lógica ladder com base nas equações lógicas
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● Conversão de diagramas de estados para equações booleanas baseadas nas transições e lógica ladder
○ Um diagrama de estado pode ser modelado matematicamente de acordo com equações de transição de estado
○ Cada estado possui uma variável
○ As equações de transição de estado são escritas pela determinação de qual transição resultará naquele estado
■ Por exemplo, se ST1 é verdadeiro, e o botão S1 é pressionado, e S2 não é pressionado, a transição T1 será 
verdadeira
○ Aplicando no exemplo do semáforo
■ Definição das variáveis de estado e transição
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● Conversão de diagramas de estados para equações booleanas baseadas nas transições e lógica ladder
○ Aplicando no exemplo do semáforo
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Conversão de diagramas de estados para 
equações booleanas baseadas nas 
transições e lógica ladder
Aplicando no exemplo do semáforo
Dúvidas?
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