apostila iclp elo

7/27/2019 Apostila ICLP Elo

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ELO Consultoria e Automao Ltda www.eloautomacao.com.br

IInnttrroodduuoo aaoossCCoonnttrroollaaddoorreess LLggiiccooss

PPrrooggrraammvveeiiss


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ntroduo aos Controladores Lgicos Programveis


2RevisoData Nome / Setor Natureza da Modificao

A 01/03/10 Elo Consultoria e Automao Criao


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3SISTEMA DE NUMERAO ________________________________________________________________________ 5

Sistema Decimal _________________________________________________________________ 5

Sistema Binrio __________________________________________________________________ 6

Converso de binrio para decimal _________________________________________________ 7

Converso de decimal para binrio _________________________________________________ 8

Sistema Octal ___________________________________________________________________ 9

Converso de binrio para octal __________________________________________________10

Converso de octal para binrio __________________________________________________11

Converso de octal para decimal. _________________________________________________11Converso de decimal para octal _________________________________________________12

Sistema Hexadecimal ____________________________________________________________14

Converso de binrio para hexadecimal ____________________________________________16

Converso de hexadecimal para binrio ____________________________________________17

Converso de hexadecimal para decimal ___________________________________________18

Converso de decimal para hexadecimal ___________________________________________19

Cdigo BCD (Decimal Codificado em Binrio) _________________________________________22

Converso de decimal para BCD __________________________________________________24

Converso de BCD para decimal __________________________________________________24

Cdigo Gray ____________________________________________________________________25

EXERCCIOS: _______________________________________________________________________________________27FUNES LGICAS ________________________________________________________________________________31

Funo E ou AND ____________________________________________________________31

Funo OU ou OR ____________________________________________________________32

Funo NO ou NOT _________________________________________________________33

Funo NO E ou NAND ______________________________________________________34

Funo NO OU ou NOR ______________________________________________________35

Teorema de De Morgan __________________________________________________________36

Funo XOR __________________________________________________________________37


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4EXERCCIOS: _______________________________________________________________________________________39CONTROLADORES LGICOS PROGRAMAVEIS _________________________________________________42

Arquitetura dos CLPs ____________________________________________________________43

Conceitos Bsicos dos CLPs _______________________________________________________45

Programao de um CLP __________________________________________________________47

Princpio de Funcionamento de um CLP _____________________________________________49

Aplicaes do CLPs ______________________________________________________________50

EXERCCIOS ________________________________________________________________________________________51


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5Sistema de Numerao

Sistema Decimal

O sistema decimal contm 10 smbolos, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9. Devido a estes dez

smbolos, sua base (ou raiz) chamada dez. Embora o sistema decimal tenha somente

dez smbolos, qualquer nmero pode ser expresso.

Exemplos: consideramos os nmeros:

Note que como o 1 est posicionado quatro casas a esquerda, tem um peso muito

maior do que o 7 que est situado na primeira posio. Se o 1 estivesse situado na

segunda posio a partir do ponto decimal teria peso 10 em vez de 1000 que tem naquarta posio. Ento posio do algarismo com referncia ao ponto decimal determina

seu peso. Isto pode ser ilustrado rearranjando os algarismos ou dgitos do exemplo

anterior. O valor do nmero muda.

O princpio de posicionamento pode ser estendido a qualquer sistema numrico.

Qualquer nmero pode ser representado pela equao;

1527 = 1000 + 500 + 20 + 7

5271 = 5000 + 200 + 70 + 1

N = anBn + an-1B

n-1 + + a1B1 + a0B

0


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6Sistema Binrio

Computadores so capazes de realizar seus incrveis clculos utilizando apenas dois

dgitos: 0 e 1. A maioria das pessoas confia tanto em nosso habitual sistema numrico

decimal que nunca lhe ocorre idia de que outro possa ser utilizado.

Os romanos adotaram um sistema para representar nmeros, valendo-se de letras do

alfabeto. Assim, X corresponde a 10; L a 50; C a 100; D a 500; M a mil. O sistema romano

funcionava bem como meio para gravar nmeros simples, atravs de combinaes destas

letras. No serviu, todavia, para fazer clculos. Mesmo as adies em algarismos

romanos so difceis, por uma razo: no existe conceito para o valor de posio.

Veja os nmeros 506 e 56. A nica diferente aparente entre eles o zero no meio.

Este algarismo informa que no nmero 506 no h dezenas, mas apenas cinco centenas

e seis unidades. Cada coluna ou posio em um nmero convencional tem um valor a ela

associado. A coluna direita do nmero a das unidades, a seguinte (movendo-se para a

esquerda) a das dezenas; a prxima a coluna das centenas e assim por diante. O

dgito usado em qualquer coluna significa quantos valores dela esto evolvidos.

Computadores so mquinas eletrnicas que lidam facilmente com nmeros,

utilizando nveis de voltagem. Por exemplo : 5 V representa o valor binrio "1" e 0 V

representa o valor binrio "0".

Utilizando-se o sistema decimal (tambm conhecido como sistema de base 10), o nmero

506 o meio conciso para representar o equivalente a quinhentos e seis elos de uma

corrente, ou quinhentos e seis ns de uma corda. Na aritmtica binria, o mesmo nmero

representado por um deselegante 111111010.Devido ao fato de que o sistema utilizado o binrio, o valor de posio de cada

dgito e cada coluna diferente. Ao invs de aumentar um valor em mltiplos de 10, as

colunas aumentam em mltiplos de 2.

A coluna da direita continua sendo as das unidades, mas como existem apenas dois

smbolos (0 e 1), faltam-nos dgitos assim que nos acrescentamos 1. No sistema decimal,

somente nos faltam smbolos quando chegamos aos 9; desta maneira, utilizamos a

coluna das dezenas e usamos 1 para indicar que agora temos um lote de dez.


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7O sistema binrio opera exatamente da mesma forma. Em vez de agrupar em

dezenas escrevendo10 para as dezenas, o sistema binrio faz agrupamentos de dois,

com o que o dgito binrio 10 representa o nmero decimal 2.

Segue-se o nmero quinhentos e seis escrito de forma decimal e de forma binria, dando

a perceber a similaridade dos dois sistemas:

Converso de binrio para decimal

A posio de cada algarismo de um nmero binrio representa uma potncia de 2.O sistema binrio usa dois algarismos 0 e 1.

Exemplo: O nmero binrio 0111 significa em decimal 7 pois corresponde, de acordo

com a equao 1, a:

50610 = 1111110102

5x102 + 0x101 + 6x100 = 506

1x28

+ 1x27

+ 1x26

+ 1x25

+ 1x24

+ 1x23

+ 0x12

+ 1x21

+ 0x10

= 506

N = 0x23 + 1x22 + 1x21 + 1x20

N = 0x8 + 1x4 + 1x2 + 1x1

N = 7


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8A seguir, tem-se outro exemplo de converso de binrio para decimal.

Converta o binrio 11011 para decimal:

A fim de facilitar a converso de binrio para decimal e vice-versa, usa-se uma tabela de

potncia de 2:

213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20

8192 4096 2048 1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1

Converso de decimal para binrio

O nmero sucessivamente dividido por 2, guardando-se o resto. O resultado embinrio obtido montando-se todos os restos, na ordem inversa, isto , o ultimo resto

sendo o algarismo mais significativo.

Converta o nmero 67 para binrio.

Colocando-se os restos na ordem inversa temos 6710 = 10000112.

N = 1x24 + 1x23 + 0x22 + 1x21 + 1x20

N = 1x16 + 1x8 + 0x4 + 1x2 + 1x1

N = 27


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9Sistema Octal

O sistema octal ou de base 8, usa 8 smbolos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Os nmeros

binrios so longos, por exemplo, para se representar o nmero decimal 8192 em binrio

deve-se usar 14 algarismos, estes algarismos so apropriados para mquinas, mas para

seres humanos so muito trabalhosos. Alguns controladores programveis utilizam o

sistema octal para endereamento das memrias.

Os nmeros em octal tm um tero do comprimento de um nmero binrio e

fornecem a mesma informao. Se considerarmos um nmero binrio de 3 dgitos, o

maior nmero que pode ser expresso por estes 3 dgitos 111 ou, decimal 7. Sendo 7 o

algarismo mais significativo do sistema octal, pela combinao de 3 dgitos binrios pode-

se ter todos os algarismos octais, como mostra a tabela a seguir:

Octal Binrio

0 000

1 001

2 010

3 011

4 100

5 1016 110

7 111


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10Converso de binrio para octal

Para se fazer qualquer converso de nmero binrio para octal, simplesmente

divide-se o nmero binrio em grupo de 3 dgitos e ento, se expressa cada grupo por

seu octal equivalente.

Exemplo: Converta o binrio 1000010101 para octal.

Portanto 10000101012 = 10258

Exemplo: Converta o binrio 1010110101 para octal.

Portanto 010101101012 = 12658

1000010101

1 000 010 101

1 0 2 5

Binrio

Grupos de 3 bits

Octal

1010110101

1 010 110 101

1 2 6 5

Binrio

Grupos de 3 bits

Octal


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11Converso de octal para binrio

A converso de octal para binrio o processo inverso e no apresenta dificuldades.

Expressa-se cada nmero octal por seu binrio de 3 dgitos equivalente.

Exemplo:

Converta o octal 2743 para binrio.

Convertendo cada dgito para um grupo de 3 bits temos: 27438 = 10111100 011.

Converso de octal para decimal.

A converso de octal para decimal feita por aplicao direta da equao 1.

Exemplo: Converta o octal 714 para decimal.

Portanto 7148 = 46010

Exemplo: Converta o octal 6351para decimal.

N = anBn + an-1B

n-1 + + a1B1 + a0B

0

714

7x82

+ 1x81

+ 4x80

= 460

10111100011

10 111 100 011

2 7 4 3

Binrio

Grupos de 3 bits

Octal


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12

Portanto 63518 = 330510

A fim de facilitar a converso de octal para decimal e vice-versa, usa-se uma tabela

de potncia de 8:

86 85 84 83 82 81 80

26214 32678 4096 512 64 8 1

Converso de decimal para octal

Para esta converso, podemos utilizar o mtodo das divises sucessivas. O mtodo

requer que o nmero decimal seja dividido sucessivamente por 8 e os restos ordenados

do ltimo para o primeiro. Este mtodo anlogo converso decimal para binrio, j

visto anteriormente.

Exemplo: Converta o decimal 67 para octal.

Reorganizando os restos iniciando do quociente a ultima diviso at o resto da primeira

diviso de baixo para cima da direita para esquerda, portanto 6710 =1038

6352

6x83

+ 3x82

+ 5x81

+ 1x80

= 3305


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13Existe ainda um segundo mtodo para converso de um nmero decimal para octal.

Esse mtodo se torna mais fcil quando estamos lidando com nmeros grandes, pois a

diviso por 8 pode se tornar trabalhosa. Esse mtodo consiste em transformar o nmero

decimal em um nmero binrio e depois de transformado em binrio transform-lo em

octal. A diviso sucessiva por 2 e a transformao de binrio para octal so mtodos mais

simples.

Reorganizar os restos da diviso sucessiva por 2 iniciando do quociente da ultima

diviso at o resto da primeira diviso de baixo para cima da direita para esquerda.

Depois, transformar em octal, separando o nmero binrio em grupos de 3, convertendo

cada grupo em um digito octal.

Portanto 6710 = 10000112 = 1038

1000011

1 000 011

1 0 3

BinrioGrupos de 3 bits

Octal


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14Sistema Hexadecimal

Os computadores utilizam o sistema binrio, pois admitem apenas dois estados.

Por que ento, os programadores recorrem ao sistema hexadecimal, de base 16 ?

fcil saber por que se usa o sistema binrio nas operaes internas do

computador a representao dos nmeros que utiliza unicamente os dgitos 0 e1 presta-

se bem aos sinais eltricos ligado/desligado com os quais o computador funciona.

igualmente fcil entender porque o sistema decimal e usado quase universalmente pelas

sociedades humanas o fato de termos dez dedos faz dele o nosso nmero base.

Que utilidade, porm, pode ter o sistema hexadecimal (de base 16) ? A resposta

est no fato de os nmeros hexadecimais serem convertidos em nmeros binrios, e vice-

versa, muito mais fcil que os decimais. Uma vez que os computadores compreendem

os nmeros binrios, por que seus programadores no fazem seus programas em dgitos

binrios?

H duas razes para isso. Primeiramente, os nmeros so muito mais extensos do que

seus correspondentes na base 10 ou 16. Por exemplo, o nmero 356 em decimal

101100100 no sistema binrio. Em segundo lugar, fcil cometer erros quando se usam

apenas os dgitos 0 e 1.

O sistema hexadecimal utiliza 16 dgitos diferentes, inclusive o zero, de modo que

o maior nmero que pode ser representado na coluna das unidades corresponde ao

decimal 15. Os matemticos poderiam ter adotado seis novos smbolos para os nmeros

entre 10 e 15, mas convencionou-se utilizar as seis primeiras letras do alfabeto. Ao

realizar uma contagem pelo acrscimo de dgitos 1, recorremos a dgitos numricos

padres juntamente com os dgitos alfabticos at a letra F o hexadecimal equivalente a

15. Uma vez esgotados os smbolos, temos de passar para outra coluna, a coluna das

dezesseis. Aqui, igualmente, utilizamos os mesmos smbolos disponveis at F. Aps o

preenchimento tambm desta coluna, o acrscimo de mais um dgito significa iniciar mais

uma coluna, a dos (256).

O nmero 65.535 e representado por FFFF no sistema hexadecimal, e isto

evidncia uma das vantagens do sistema hexadecimal: um nmero que no sistema

decimal utiliza cinco dgitos e no sistema binrio precisa de dezesseis, pelo sistema


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15hexadecimal necessita de apenas 4 dgitos. Alm dessa economia de espao, h outra

vantagem mais importante. Quatro dgitos binrios podem ser representados por apenas

um dgito hexadecimal. Isto torna a converso do sistema binrio em hexadecimal, e vice-

versa, uma operao relativamente simples.

Costuma-se colocar o smbolo H aps o nmero hexadecimal para distingui-lo dos

nmeros decimais. Desse modo, o nmero 256 (decimal) seria escrito da seguinte forma:

100H e sua leitura seria um, zero,zero,hexa.

Hexadecimal Decimal Binrio

0 0 0000

1 1 0001

2 2 0010

3 3 0011

4 4 0100

5 5 0101

6 6 01107 7 0111

8 8 1000

9 9 1001

A 10 1010

B 11 1011

C 12 1100

D 13 1101

E 14 1110

F 15 1111


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16Converso de binrio para hexadecimal

A converso de nmeros binrios em seus equivalentes hexadecimais, consiste em

dividir o nmero binrio em grupos de 4 dgitos, iniciando pela direita e em seguida,

realizar a converso, um grupo de cada vez. Eis alguns exemplos:

11101001

1110 1001

E 9

Binrio

Grupos de 4 bits

Hexadecimal

1111100011001111 1001 1100

8 C

BinrioGrupos de 4 bits

HexadecimalF

111111000101101

0111 1110 0010 1101

2 D

Binrio

Grupos de 4 bits

HexadecimalE7


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17Converso de hexadecimal para binrio

O processo o inverso do anterior. Cada caractere hexadecimal corresponde a

quatro dgitos binrios.

Consultando a tabela, confira os exemplos a seguir:

111100001110

1111 0000 1110

0 E

Binrio

Grupos de 4 bits

HexadecimalF

10010011

1001 0011

9 3

Binrio

Grupos de 4 bits

Hexadecimal

10100111

1010 0111

A 7

Binrio

Grupos de 4 bits

Hexadecimal


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18Converso de hexadecimal para decimal

O sistema hexadecimal um sistema de posicionamento por pesos e obedece a

equao geral. Para a converso de hexadecimal (chamado abreviadamente de hexa)

para decimal, podemos simplesmente substituir os dgitos na equao.

Exemplo:

Note que o digito F em hexadecimal representa o numero 15 na converso de

hexadecimal para decimal. Ento, o hexadecimal F2 corresponde ao decimal 242.

N = anBn + an-1B

n-1 + + a1B1 + a0B

0

3B3

3x162

+ Bx161

+ 3x160

=

3X256 + 11X16 + 3X1 = 947

F2

Fx161

+ 2x160

=

FX16 + 2X1 = 242


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19Note que o digito B em hexadecimal representa o numero 11 na converso de

hexadecimal para decimal. Ento, o hexadecimal 3B3 corresponde ao decimal 947.

A fim de facilitar a converso de hexadecimal para decimal e vice-versa, usa-se uma

tabela de potncia de 16:

165 164 163 162 161 160

1048576 65536 4096 256 16 1

Converso de decimal para hexadecimal

Qualquer nmero decimal pode ser convertido para hexa, por divises sucessivas

por 16. Os restos podem ento ser convertidos para hexa e lidos na ordem inversa (tal

como j foi feito para binrio e octal), para se obter o resultado hexadecimal.

Converta o decimal 713 para hexadecimal, por divises sucessivas:

Note que ao reorganizar os restos teremos o nmero hexadecimal 2 12 9. Como

no existe 12 em hexadecimal substituiremos o nmero 12 pela sua letra equivalente em

hexadecimal que C. Ento, o decimal 713 corresponde em hexa a 2C9, isto , 71310 =

2C916


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20Existe ainda um segundo mtodo para converso de um nmero decimal para

hexadecimal. Esse mtodo se torna mais fcil quando estamos lidando com nmeros

grandes, pois a diviso por 16 pode se tornar trabalhosa. Esse mtodo consiste em

transformar o nmero decimal em um nmero binrio. Depois de passar para binrio, fica

simples transform-lo em hexadecimal (mtodo de agrupamento de 4 binrios). A diviso

sucessiva por 2 e a transformao de binrio para hexa so mtodos mais simples de

transformao.


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22Cdigo BCD (Decimal Codificado em Binrio)

O sistema numrico decimal fcil de usar devido familiaridade. O sistema

numrico binrio menos conveniente de se usar, pois, nos menos familiar. difcil

olhar em nmero binrio e rapidamente reconhecer o seu equivalente decimal.

Por exemplo, o nmero binrio 1010011 representa o nmero decimal 83. A

quantidade de tempo que leva para converter ou reconhecer um nmero binrio uma

desvantagem no trabalho com este cdigo.

Os engenheiros reconheceram este problema cedo, e desenvolveram uma forma

especial de cdigo binrio que era mais compatvel com o sistema decimal. Como uma

grande quantidade de dispositivos digitais, instrumentos e equipamentos usam entradas e

sadas decimais, este cdigo especial tornou-se muito difundido e utilizado. Esse cdigo

especial chamado decimal codificado em binrio(BCD - binary coded decimal). O

cdigo BCD combina algumas das caractersticas dos sistemas numricos binrios e

decimais.

DecimalBinrio

Puro BCD

0 0 0000

1 1 0001

2 10 0010

3 11 0011

4 100 0100

5 101 0101

6 110 0110

7 111 0111

8 1000 1000

9 1001 1001

10 1010 0001 0000

11 1011 0001 0001


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24Converso de decimal para BCD

A converso de decimal para BCD fcil. Basta converter cada nmero decimal

para BCD separadamente.

Exemplo: Usando o cdigo BCD, converter o decimal 5867

Converso de BCD para decimal

A converso de BCD para decimal tambm feita facilmente, basta separar os bits

binrios em grupos de quatro e converter para os decimais equivalentes um por um, por

exemplo, o nmero binrio seguinte est escrito no cdigo BCD. Converta-o para decimal.

11011010010101

0011 0110 1001 0101

9 5

BCD

Grupos de 4 bits

DECIMAL63

101100001100111

0101 1000 0110 0111

6 7

BCD

Grupos de 4 bits

DECIMAL85


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25Cdigo Gray

O cdigo Gray apresenta a particularidade de mudar apenas um bit na passagem de

um nmero para o seguinte.

Como vimos, um nmero expresso em BCD apresenta-se sob a forma 0 ou 1, que podem

ento ser facilmente identificador seus estados lgicos. Um determinado nmero possui

igualmente a vantagem de ser facilmente convertido em decimal, qualquer que seja a sua

dimenso. de fato muito utilizado em aplicaes industriais, mas tem o inconveniente de

estabelecer uma seqncia de nmero tal que a passagem de um ao seguinte se faz

mudando diversos algarismos:

Em um captor, tecnologicamente difcil obter simultaneamente diversas mudanas

de estado e o risco de obter-se uma combinao transitria errnea existe: entre 25 e 26

possvel obter os valores 24 (00100100) ou 27 (00100111) segundo as ordens de

comutaes das sadas.

O cdigo Gray utiliza uma estrutura comparvel ao cdigo BCD, mas cada nmero

decimal corresponde a um nmero de aspecto binrio tal que a passagem de um a outro

se faz pela modificao de um s dgito binrio.


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26

Decimal Binrio Gray

0 0000 0000

1 0001 0001

2 0010 0011

3 0011 0010

4 0100 0110

5 0101 0111

6 0110 0101

7 0111 0100

8 1000 1100

9 1001 1101

10 1010 1111

11 1011 1110

12 1100 1010

13 1101 1011

14 1110 1001

15 1111 1101

Na tabela acima foi destacado a quantidade de dgitos modificados em binrio e nocdigo Gray a cada evoluo dos valores decimais, percebe-se que com o binrio, naevoluo dos valores decimais, vrios dgitos se modificam juntos, enquanto que nocdigo Gray sempre um nico dgito se altera na evoluo dos nmeros decimais.


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27Exerccios:

1. Converta de binrio para decimal o nmero 100110111102.

2. Converta de decimal para binrio o nmero 45210.

3. Converta de decimal para binrio o nmero 20910.

4. Converta de binrio para decimal o nmero 1111010101000112.

5. Converta de binrio para octal o nmero 101110111102.


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286. Converta de octal para binrio o nmero 375128.

7. Converta de octal para decimal o nmero 7778.

8. Converta de decimal para octal o nmero 54910.

9. Converta de octal para decimal o nmero 7676548.

10. Converta de binrio para hexadecimal o nmero 1001000111111010001112.

11. Converta de hexadecimal para decimal o nmero B4E716.


29/55



2912. Converta de hexadecimal para binrio 75AC16.

13. Converta de decimal para hexadecimal o nmero 92410.

14. Converta de hexadecimal para octal o nmero 13AF54B16.

15. Converta de octal para hexadecimal o nmero 6543078.

16. Converta o nmero 445464710 de decimal para o cdigo BCD.

17. Converta o cdigo BCD 1000100010001001001111BCD para decimal.


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3018. Converta o nmero 398510 de decimal para o cdigo BCD.

19. Converta o cdigo BCD 1001100001110010BCD para decimal.

20. Converta o nmero 142136518910 decimal para o cdigo BCD.


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31Funes Lgicas

Em circuitos digitais existem cinco funes lgicas bsicas que so as funes: E

(AND), OU (OR),NO (NOT), NO E (NAND), NO OU (NOR), e mais duas derivadas

destas que so as funes OUexclusivo (XOR) e coincidncia. Vejamos:

Funo E ou AND

Da tabela apresentada, verificamos que temos S = 1 apenas se as duas

entradas esto no nvel lgico 1. A seguir apresentamos um circuito equivalente em

diagramas de rels.

Expresso lgica: S = A . B

A

B

S


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32Funo OU ou OR

Como podemos verificar atravs da tabela, temos S = 0, apenas quando as

duas entradas a e b esto tambm a nvel lgico zero, caso contrrio temos S = 1.

A seguir temos um circuito equivalente em diagramas de rels.

Expresso lgica: S = A + B

A B

S


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33Funo NO ou NOT

Da tabela verdade, notamos que a porta lgica inversor apresenta na sada um

nvel lgico oposto ao da entrada. A seguir apresentamos equivalentes em diagramas de

rels.

Expresso lgica: S = A

Observaes

Na entrada o nvel lgico zero representado com o contato desacionado e o nvel

lgico 1 com o contato acionado.

Na sada o nvel lgico zero representado com o rel desenergizado e o nvel

lgico um com o rel energizado.

AK

SK


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34Funo NO E ou NAND

Podemos notar pela tabela apresentada, que a lgica NAND realiza a funo

inversa ao AND. A seguir apresentamos circuitos equivalentes em diagramas de rels.

No diagrama da direita representamos uma simplificao.

Expresso lgica: S = A . B Expresso lgica: S = A + B

A

B

K

K

S

A B

S


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35Funo NO OU ou NOR

Como podemos notar atravs da tabela, temos S = 1 somente quando a = b

= 0. A porta lgica apresentada realiza a funo inversa a do OR. A seguir

apresentamos circuitos equivalentes em diagramas de rels. No diagrama da direita

representamos uma simplificao.

Expresso lgica: S = A + B Expresso lgica: S = A . B

Observao: Se utilizarmos uma porta lgica NAND ou NOR com suas entradas unidas

ter o equivalente a uma porta inversora conforme mostrado a seguir. Confira com a

tabela verdade das portas NAND e NOR.

A B

K

K

SS

A

B


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36

Teorema de De Morgan

(A . B) = A + B (A + B) = A . B


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37Funo XOR

Como podemos notar atravs da tabela, temos S = 1 somente quando a e b

forem diferentes. A seguir apresentamos circuitos equivalentes em diagramas de rels.

Expresso lgica: S = A . B + A . B

A

B

S


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38Exemplo de representao de circuitos lgicos atravs de expresses lgicas.

A seguir representamos um CI com 4 portas lgicas NAND.


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39Exerccios:Na tabela ao lado insira os valores da sada (Y) para cada instante do trem de pulso

existente nas entradas das ortas l icas abaixo:


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40

Montar o circuito digital equivalente a um sistema de transporte que, ao

pressionar o boto liga b1 ou b3(ambos os botes pulsadores NA) o motor M1

comear a girar a esteira 1, que levar a caixa at o final da esteira. Quando a

caixa cortar a foto-clula F1 (indica presena de caixa) o motor dever parar. Caso

o boto desliga b2 ou b4 (ambos pulsadores NF) seja pressionado o motor dever

parar.


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41

&

1

1

&

a

b

S

c

Ache a expresso lgica do circuito abaixo:

Qual o circuito lgico cuja expresso lgica : S = a . b + c . d + e


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42CONTROLADORES LGICOS

PROGRAMAVEIS

So equipamentos eletrnicos programveis destinados a substituir sistemas

controlados por dispositivos eletro-mecnicos. So utilizados em sistemas de automao

flexvel e permitem desenvolver e alterar facilmente a lgica para acionamento das sadas

em funo das entradas. Desta forma, podem-se utilizar inmeros pontos de entrada de

sinal para controlar pontos de sada de sinal (cargas).

O controlador lgico programvel nasceu na indstria automobilstica americana,

devido grande dificuldade que havia para mudar a lgica de controle de painis de

comando, ao se alterar a linha de montagem. Essa mudana exigia muito tempo e

dinheiro. Para resolver essa dificuldade, foi preparada uma especificao das

necessidades de muitos usurios de circuitos e rels, tanto da indstria automobilstica

como de toda a indstria manufatureira. Nascia assim um equipamento bastante verstil e

de fcil utilizao, que vem se aprimorando constantemente. Desde seu aparecimento at


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43hoje, muita coisa evoluiu nos controladores lgicos. Esta evoluo est ligada diretamente

ao desenvolvimento tecnolgico da informtica, em termos de software e de hardware.

As vantagens dos controladores lgicos programveis em relao aos sistemas

convencionais so:

ocupam menos espao;

podem ser reutilizados;

so programveis, permitindo alterar os parmetros de controle;

tm maior confiabilidade;

sua manuteno mais fcil; oferecem maior flexibilidade;

permitem interface de comunicao com outros CLPs e computadores de controle;

Arquitetura dos CLPs

Ponto de entrada So os sinais recebidos pelo CLP, a partir de dispositivos ou

componentes externos (sensores).

Ex.: micro-chaves, botes, termopares, rels, etc.

Ponto de sada. Cada sinal produzido pelo CLP para acionar dispositivos ou

componentes do sistema de controle (atuadores) constitui um ponto de sada.

Ex: Lmpadas, solenides, contatores, rels, etc.

Fonte de Alimentao- A fonte de alimentao responsvel pela converso da tenso

que alimenta o CLP (110V por exemplo) em tenses utilizadas pelo circuito eletrnico (5 V, 24V por exemplo).

Unidade Central de Processamento (CPU). A UCP a unidade "inteligente" do CLP.

Na UCP so tomadas todas as decises para o controle da mquina ou processo. Ela

recebe os dados de entrada, realiza as decises lgicas baseada no programa

armazenado e atualiza as sadas. Na CPU iremos encontrar :


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44Microprocessador- o componente que executa o controle e o processamento de todasas informaes.

Memria EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)- uma

memria que no perde os seus contedos quando se desliga a alimentao. Nos

controladores lgicos programveis ela contm o programa monitor e pode armazenar

back-up de programas do usurio.

Memria RAM(Randomic Access Memory)- Nos controladores lgicos programveis

ela usada como memria do usurio, onde so armazenados os valores atuais dedados e o programa. uma memria voltil (que perde os dados armazenados se no

for alimentada eletricamente). Por isso, na maioria dos controladores programveis,

encontramos umabateria que tem por funo alimentar a memria RAM em caso de

perda de energia do sistema.

Os canais de comunicao. Permitem conectar o CLP interfaces de operao (IHMs),

computadores, outros CLPs e at mesmo com unidades de entradas e sadas remotas. Cadafabricante estabelece um protocolo para fazer com que seus equipamentos troquem

informaes entre si. Os protocolos mais comuns so Modbus (Modicon - Schneider Eletric),

Profibus (Siemens), Unitelway (Telemecanique - Schneider Eletric) e DeviceNet (Allen Bradley),


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45entre muitos outros.

Conceitos Bsicos dos CLPs

O CLP composto de mdulos de entradas e sadas, digitais ou analgicas. As

entradas e sadas digitais so agrupadas em conjuntos de 8, 16 ou 32 (cada uma delas

um bit), de forma que a unidade central de processamento possa tratar as informaes

como bytes, words ou double-words.

Bit Digito binrio cdigo 0 ou 1.

Byte Conjunto de 8 bits que compem uma informao

Word Conjunto de 16 bits que compem uma informao

Double-Word Conjunto de 32 bits que compem uma informao


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46As entradas analgicas tm seu valor convertido para binrio, para que a UCP

possa consider-las e trat-las.

A lgica a que so submetidas s entradas para gerar as sadas programadapelo usurio do sistema.

As entradas possuem ainda um isolador opto - eltrico para impedir que qualquer

curto que possa ocorrer nos dispositivos ligados s entradas afete a CPU e ainda um filtro

para garantir o estado lgico das entradas evitando trabalhar com informaes erradas

provenientes de interferncias.

ISOLADOR

OPTO-ELTRICO FILTRO CPU

ENTRADA


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47Programao de um CLP

A lgica desenvolvida pelo CLP com os sinais de entrada para acionar as suas

sadas programvel. possvel desenvolver lgicas combinatrias, lgicas seqenciais

e tambm uma composio das duas, o que ocorre na maioria das vezes.

As linguagens de programao existentes em um CLP so normalizadas pela IEC 61131-

3 e esto divididas em:

Textuais :

- ST - structured text(texto estruturado)

- IL - instruction list(lista de instrues)

Grficas:

- LD - ladder diagram(diagrama de contatos)


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48- FBD - function diagram blocks(diagrama de blocos de funes)

Mtodo SFC (sequential function chart) ou Grafcet

Como o CLP veio substituir elementos/componentes eletroeletrnicos de

acionamento, a linguagem mais utilizada na sua programao a linguagem ladder, que

similar linguagem de diagramas lgicos de acionamento, desenvolvidos por

eletrotcnicos, tcnicos eletricistas ou profissionais da rea de controle.

Os principais smbolos de programao:


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49Princpio de Funcionamento de um CLP

Um CLP realiza continuamente um ciclo de varredura que se efetua conforme a

figura abaixo. O programa do usurio, basicamente, efetuado por ciclos.

Os sinais dos sensores so aplicados s entradas do controlador e a cada ciclo

(varredura), todos esses sinais so lidos e transferidos para a unidade de memria

interna. A memria que acessada pelo programador chamada de memria usurio.

Ela dividida em memria de dados e memria de programa. Na memria de dados so

armazenados os dados manipulados pelo CLP e tambm as Tabelas imagens de entrada

e sada. Na memria de programa armazenada a lgica que controla as sadas a partir

do estado das entradas. Depois de armazenado os dados na tabela imagem de entrada

varremos o programa verificando o estado lgico das entradas e executando as lgicas

criadas pelo programador, atualizando a tabela imagem de sada conforme foi


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50determinado pela lgica existente. A seguir, o CLP ir atualizar as sadas fsicas,

conforme a tabela imagem.

Aplicaes do CLPs

Hoje encontramos CLPs empregados na implementao de painis seqenciais de

intertravamento, controle de malhas, servo-posicionamento, sistemas SCADA (Supevisory

Control and Data Aquisition), sistemas de controle estatstico de processo (SPC),

sistemas de controle de estaes, sistemas de controle de clulas de manufatura, entre

outras aplicaes.

Esse vasto campo de aplicaes associados a um grande nmero de outros

equipamentos disponveis para a automao de uma planta geram a necessidade de uma

metodologia estruturada de automao para permitir a utilizao do CLP de maneira

correta num projeto de automao.

Os CLPs tambm tem se mostrado teis na automao de processos discretos (onde

necessrio controle ON-OFF), bem como na automao de processos contnuos (onde o

controle de malhas primordial).

Os CLPs oferecem ainda um considervel nmero de benefcios para aplicaes na

indstria. Estes benefcios podem resultar em economia, que excede o custo do CLP em

si, e devem ser considerados quando da seleo de um dispositivo de controle industrial.

Praticamente no existem ramos de aplicaes industriais onde no possam ser

utilizados CLPs. Algumas aplicaes tpicas so:

- Mquinas industriais (operatrizes, injetoras de plstico, txteis, calados, etc.);

- Equipamentos industriais para processos (siderurgia, papel e celulose, pneumticos,dosagem e pesagem, fornos, etc.);

- Equipamentos para controle de energia (demanda e fator de carga);

- Controle de processos com realizao de sinalizao, intertravamento e laos PID;

- Aquisio de dados de superviso em: fbricas, prdios inteligentes, dispositivos que

necessitem de controle remoto, etc.;

- Bancadas de teste automtico de componentes industriais.


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51Exerccios

Elaborar um programa em Ladder correspondente a uma partida de motor trifsico

com reverso. Onde o comando de liga feito pelo boto B1 e desliga pelo boto B2, o

comutador B3 define o sentido para o qual o motor ir girar.

Elemento Descrio EndereoB1 Boto liga (NA)B2 Boto desliga (NF)B3 Comutador sentido horrio=0 anti-horrio=1

Km1 Motor sentido horrioKm2 Motor sentido anti-horrio

Km1 Km2

B1

B2

B3


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A figura acima apresenta um sistema de bombeamento de gua de uma cisterna

para uma caixa dgua, atravs de uma bomba M1. Uma chave-bia S1 verifica o nvel

mnimo de gua na cisterna, enquanto que as bias S2 e S3 verificam os nveis mnimo e

mximo da caixa, respectivamente. Atravs de um comutador de 2 posies fixas B1, o

utilizador poder por o sistema em funcionamento, passando o comutador para a posio

LIGA (L). Nesta condio, caso haja nvel mnimo de gua na cisterna, o sistema

funcionar automaticamente. Estando o nvel da caixa abaixo do nvel mnimo, a bomba

entrar em funcionamento, at que a gua atinja a bia de nvel mximo. Com a bomba

desligada, a caixa ir esvaziar progressivamente, devido ao consumo. Quando a gua da

caixa voltar a descer abaixo do nvel mnimo, a bomba voltar a funcionar.

Elemento Descrio EndereoB1 Boto liga =1/desliga= 0 sistema ( NA - seletora)S1 Sensor de indicao de Cisterna cheiaS2 Sensor de indicao de Bomba nvel baixoS3 Sensor de indicao de Bomba nvel AltoM1 Motor da Bomba


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No mesmo sistema do Ex.1, o comutador LIGA-DESLIGA foi substitudo por um

comutador MANUAL-AUTOMTICO e dois botes pulsadores foram acrescentados,

respectivamente B2 - LIGA e B3 - DESLIGA. Com o comutador na posio AUTO, o

funcionamento ser o mesmo descrito no Ex.1. Nesta situao, os botes LIGA eDESLIGA no tem nenhum efeito. Com o comutador na posio MANUAL, as bias de

nvel da caixa no tero nenhum efeito, sendo a bomba ligada e desligada atravs dos

botes LIGA e DESLIGA, caso haja nvel mnimo de gua na cisterna. Foi acrescentada

mais uma bomba M2. O funcionamento do sistema permanecer o mesmo, entretanto, o

utilizador poder escolher qual das duas bombas ir funcionar e qual ficar em stand-by

atravs de um comutador B4 (Seleo Bomba 1 / Bomba 2).

Elemento Descrio Endereo

B1 Seletora Auto =1/Manual= 0 sistema ( NA-2 p.)B2 Boto Liga sistema ( NA)B3 Boto Desliga sistema (NF)B4 Seletora Bomba1 ( 0) Seletora Bomba2 ( 1)S1 Sensor de indicao de Cisterna cheia (NA)S2 Sensor de indicao de Bomba nvel baixo (NA)S3 Sensor de indicao de Bomba nvel Alto (NA)

M1 Motor Bomba 1


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Elaborar um programa em Ladder para o processo industrial de uma esteirabidirecional transportadora de peas entre dois pontos A e B. Ao ser colocada

manualmente uma pea sobre um dos extremos (atuando o sensor) e com a ordem de

transporte B1, a esteira dever levar essa pea outra extremidade. O contatora KM1

realiza o movimento no sentido A B, enquanto o contatora KM2 realiza o movimento no

sentido B A. Ao finalizar o transporte, deve ser atuada a lmpada L1 que ser

desligada somente quando for retirada a pea da esteira.

M2 Motor Bomba 1


B1 Boto ordem de transporte (NA-pulsador)S1 Fim de curso da extrema esquerdaS2 Fim de curso da extrema direitaL1 Lmpada de indicao fim de transporte

KM1 Giro motor M sentido A->BKM2 Giro motor M sentido B->A

BA

S1 S2


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Elaborar um programa em Ladder para o processo industrial em que uma esteiraacionada pelo motor M1 transporta garrafas de trs tamanhos (pequena, mdia e grande)

que sensibilizam trs sensores ticos F1, F2 e F3, conforme mostra a figura acima. O

processo tem inicio quando a botoeira B1 acionada, e interrompida pela botoeira B2. A

seleo do tipo de garrafa feita a partir de botes pulsadores B3-garrafa pequena, B4-

garrafa mdia, B5-garrafa grande. Assim, caso, por exemplo, sejam selecionadas garrafas

grandes, a esteira deve parar e a lmpada L1 ou L2 deve ser acesa caso uma garrafa

pequena ou mdia seja detectada. Aps a retirada da garrafa indesejada, o operadordeve religar o sistema acionando B1.


B1 Boto liga sistema NA-PulsadorB2 Boto desliga NA-PulsadorB3 Seleo garrafa pequenaB4 Seleo garrafa mdiaB5 Seleo garrafa grandeF1 Presena de garrafa grandeF2 Presena de garrafa mdiaF3 Presena de garrafa pequenaM1 Motor da esteiraL1 Lmpada de indicao de garrafa grandeL2 Lmpada de indicao de garrafa mdiaL3 Lmpada de indicao de garrafa pequena

F1

F2

F3

B1

B2

B3B4

B5

apostila iclp elo

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