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O entendimento do mundo está na atualização de nosso conhecimento técnico e científico.

Decidimos fazer um estudo de uma área pouco explorada, de pouco conhecimento prático, mas que está a todo momento nos envolvendo em nossa casa, no lazer e no trabalho: CLP.

Dividiremos nosso ensino em dias de estudo, equivalentes há 30 minutos diários de leitura, dando passos a um assunto envolvente, você se empolgará em colocar em prática os novos conhecimentos adquiridos na área de microprocessamento e lógica de programação, sentindo-se não apenas um aluno, mas uma pessoa que brinca com algo que lhe abrirá os olhos a esse mundo de tecnologia, não mais admirada por pouco entendê-la, mas sim, admirando, entendendo e utilizando.

Agradeço à Deus pela oportunidade de passar esses conhecimentos, que com muito esforço venho retribuir em agradecimento da vida.

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1) Curso de linguagem de programação dedicada a compilador para microprocessador.

2) CLP dedicado

3) Cabo de programação do CLP.

4) Software de programação do CLP.

5) Manual de comandos do CLP. 6) Exemplo de programas.

OBS. Pré – requisitos:

1º DIA - INTRODUÇÃO : TECNOLOGIA

Nosso curso não é de eletrônica, porém é bom saber que a evolução de equipamentos com processamento de informações, foi decorrente do desenvolvimento da microeletrônica.

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A tecnologia microprocessada está a todo o momento aprimorada para que possamos projetar e processar informações do nosso meio sem necessariamente entendermos de microeletrônica, para comandar um equipamento ou para que este possa tomar decisões seguindo uma lógica previamente estabelecida.

Desde o inicio dos tempos, sempre foi necessário equipamentos, que de certa forma controlassem de algum modo certas condições, como por exemplo: temperatura de um forno, controle da direção de um barco, controle de potência de uma caldeira, controle de velocidade de um motor, etc.

Foram utilizados a princípio, recursos pessoais e mecânicos para proceder certos controles e tomadas de certas decisões.

Com o surgimento de novas tecnologias, como balanças, bi-metálicos, pressostatos, etc, foram possíveis regulagens e tomadas de pequenas decisões em comandos de equipamentos sem necessidade do uso pessoal.

Observamos que para ser realizado um determinado controle ou ajuste, é necessária uma outra informação que chamaremos de entrada.

uma situação pré-estabelecida

A entrada de informação gerará uma atuação ou contrareação em equipamentos não processados, porém garantirá

As entradas podem ser: um pressostato, um micro-fimde-curso, uma botoeira, uma temperatura, uma chave, uma palavra, um código, etc.

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A atuação motivada pela entrada, chamaremos de

SAÍDA, que pode ser: um relé, uma tensão, uma corrente, um código, uma palavra, um som, etc.

A necessidade de controles mais complexos fez com que fossem criados dispositivos de entrada e saída, mais complexos, mas somente com o desenvolvimento da eletrônica foram possíveis controles mais precisos, controles com amortecimento, surgindo controles com lógica e memória.

A maneira mais simples de trabalhar com lógica em comandos, foi usando números binários, ou seja, trabalhar com dois dígitos (0 ou 1), representando dois estados simples de representação.

Números decimais utilizam 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9 para representar os demais números.

Números binários utilizam 0 e 1, para representar os demais números.

A lógica booleana é a matemática desenvolvida para se trabalhar com números binários 0 e 1.

O desenvolvimento de memórias que pudessem armazenar dados ou informações e programas, pode

MICROPROCESSADOR E CLP (JORGE AUGUSTO) 5 desenvolver rapidamente os microprocessadores, desenvolvendo-se assim o microcontroladores.

Microprocessadores são dispositivos de processamento abertos, que necessitam de uma grande quantidade de periféricos para realizarem a captura de informações externas e gravar informações, buscar dados, interagir com os meios, normalmente utilizados por um PC ou processamentos de grande magnitude.

Microcontroladores são dispositivos que por si próprio já tem muitos dispositivos para interagir com os meios, necessitando de poucos periféricos, utilizados para comando de aparelhos portáteis, equipamentos industriais e por serem de baixo custo são utilizados em CLPs e outros equipamentos de desenvolvimento.

Com o desenvolvimento de controles mecânicos e de controles elétricos e pneumáticos, teve-se a necessidade de poder interagi-los formando sistemas mais complexos, e surgiram os comandos elétricos, utilizando sistemas eletromecânicos e comandos com placas eletrônicas dedicadas. O problema para esses sistemas estava na dificuldade de se fazer qualquer mudança do comando ou procedimentos de controle, necessitando muitas vezes do desenvolvimento de um novo projeto de placa eletrônica.

As fábricas automotivas buscaram alternativas para esse problema, surgindo os PLCs ou CLPs.

CLP: é um equipamento que utiliza um microcontrolador que já tem dispositivos de coleta de informações, armazenamento e saída de informações, onde pode ser programado, quantas vezes forem necessárias, substituindo assim as antigas placas eletrônicas dedicadas.

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Os CLPs facilitam nossas vidas, mesmo se não forem engenheiros, pode-se automatizar equipamentos, mecânicos, elétricos, pneumáticos e de uso no nosso lar.

1aPRÁTICA:

Conhecer o equipamento:

~ ~ + C S1 S2 S3 S4 S5 S6

E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10

- Ligação 220 Volts. - O led acenderá e iniciará um programa exemplo, que acionará em seqüência S1 – S6. - C representa o terminal comum dos relés internos S1 a S6 representados pelos leds correspondentes, são as saídas. - E1 a E10, são as entradas que são acionadas pela tensão

2º DIA – ELEMENTOS DOS MICROPROCESSADORES

A área de microprocessamento é muito abrangente e nos dedicaremos a equipamentos que utilizarão a tecnologia de microcontroladores, mas para isso vamos ter agora, uma visão geral de microprocessadores.

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1) FAMÍLIAS LÓGICAS:

Vamos iniciar com linguagem binária, ou matemática de dois dígitos 0 e 1, simplificando, assumimos que:

SIM ou VERDADEIRO = 1 NÃO ou FALSO = 0

TabelaLê-se
a) OU ou ORA + B = C A ou B = C

0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 1

TabelaLê-se
b) E ou ANDA ٠ B = C A e B = C
TabelaLê-se
c) NÃO ou (NOR) A + B = CA ou B invertido = C

0 + 0 = 1 0 + 1 = 0 1 + 0 = 0 1 + 1 = 0

AC
B
AC
B
AC

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TabelaLê-se
d) NÃO E ou (NAND) A ٠ B = CA e B invertido = C
TabelaLê-se
e) OU EXCLUSIVA A + B = CA ou exclusiva B = C
00 = 0
01 = 1
10 = 1
11 = 0
TabelaLê-se
f) E COINCIDÊNCIA AB = C A E Coincidência B = C
00 = 1
01 = 0
10 = 0
11 = 1

Todos os outros elementos lógicos, derivam destes.

2) CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITAIS:

Representam eletricamente e fazem as operações lógicas acima descritas e suas associações.

a) CMOS – São circuitos integrados digitais, cujas características são: o Série 54C / 74 C e 4000. o Alimentação 3 a 18 Volts. o Utilizam tecnologia Mosfet.

AC
B
AC
B
AC

MICROPROCESSADOR E CLP (JORGE AUGUSTO) 9 b) TTL – São circuitos integrados digitais, cujas características são: o Série 54 / 74. o Alimentação única de 5 Volts. o Utilizam somente transistores.

3) COMBINAÇÕES LÓGICAS:

Combinando-se os elementos lógicos mais simples podemos elaborar equações matemáticas binárias, mais complexas, exemplos: o Flip-Flop (memórias simples); o Contadores; o Divisores; o Codificadores; o Decodificadores; o Multiplex; o Demultiplex; o Memórias; o Microprocessadores.

4) ELEMENTOS NÃO LÓGICOS:

São os chamados conversores analógicos para digitais (A/D) e conversores digitais para analógicos (D/A).

Os conversores A/D são componentes eletrônicos muito importantes, pois codificam valores analógicos (como: temperatura, pressão, tensão, etc) em números binários.

Conversores de tensão em freqüência (V/F) são conversores mais simples, mas com mesma eficiência, convertendo valores de tensão em pulsos ou freqüência.

5) MEMÓRIAS ELETRÔNICAS OU MEMÓRIAS SEMICONDUTORAS:

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São locais onde são armazenados dados e programas em um sistema digital.

a) Memória Ram ou memória de acesso aleatório, é destinada a leitura e gravação. A memória Ram necessita de alimentação para manter os dados armazenados. Uma memória Ram de 1024 x 4 representa que é formada por 64 linhas de 16 colunas (64x16 = 1024) de palavras de 04 bits (dígitos binários). Um byte = 4 bits.

b) Ram Dinâmica (DRAM) usando tecnologia CMOS possibilitam concentrar até quatro vezes mais informações do que a Ram estática. As DRAM necessitam de pulsos de tensão para que os dados não se percam chamados de REFRESH (refrescamento).

c) Memória ROM Memória de leitura, são memórias construídas por uma matriz de semicondutores que depois de gravados não perdem mais os dados e não podem ser mais regravados, sendo divididos em: c.1) PROM São programadas pelo usuário, a gravação é feita por gravadores especiais que queimam fusíveis internos. c.2) EPROM São memórias alteráveis podendo ser gravadas, apagadas e gravadas com os processos: o UVPROM – Utilizam luz ultravioleta que incidirá numa janela no CI. o EPROM – Utiliza pulsos elétricos, apagamento, assumindo nível lógico zero.

Uma memória EPROM (2716) tem 16 K de memória, representando uma organização de 2048 palavras de 08 bits cada, sendo alimentada por 5 volts. Obs.: 08 bits representa uma palavra de 08 dígitos binários ou 02 bytes.

Microprocessadores: É um conjunto de circuitos lógicos, encapsulados numa única pastilha de larga escala de

MICROPROCESSADOR E CLP (JORGE AUGUSTO) 1 integração (LSI), capaz de realizar diversas funções, de forma seqüencial.

Temos 05 partes principais: circuitos de entrada, memória, unidade de controle, unidade de lógica e aritmética, saída.

Classificação dos microprocessadores:

Conforme já vimos um bit assume o valor de 0 ou 1, o microprocessador contém os circuitos necessários para a execução das funções de uma unidade central de processamento, funções codificadas em uma palavra de vários bits.

Os bytes são padronizados em palavras de 04 bits, 08 bits, 16 bits, 32 bits e 64 bits. Convencionou-se classificar os microprocessadores pela quantidade de bits em sua palavra (byte). São chamados de microprocessadores de 04 bits, 16 bits, 32 bits e 64 bits.

Estrutura dos microcomputadores: Microprocessador;

Memória Rom e Ram;

Memória externa (flexível e rígida);

Periféricos de entrada (teclado, modem);

Periféricos de saída (vídeo, som).

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2aPRÁTICA:

Faça as ligações no CLP conforme indicado:

~ ~ + C S1 S2 S3 S4 S5 S6

E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10

Pode-se usar um fio ligado diretamente da saída (+) ás entradas E1 e E2, fazendo assim a função do interruptor fechado.

INTERRUPTORINTERRUPTOR
FECHADOABERTO

LEGENDA LED “E” LIGADO = 1 LED “E” APAGADO = 0

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Preencha a tabela verdade de acordo com o obtido nas saídas S1 e S2.

TABELA VERDADE E3 E4 E5 S1 S2 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0

E4S1

E3 E5

E4S2

E3 E5

De acordo com o obtido nas saídas S1 e S2, responda:

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c) Qual o símbolo da porta de saída S1 ? d) Qual o símbolo da porta de saída S2 ?

3º DIA – TERMOS TÉCNICOS

Obs: Não é necessário saber os termos técnicos para sabermos programar o CLP, mas é interessante para entendermos a filosofia do mesmo.

1) Acumulador: É um registrador utilizado durante as operações de entrada e saída de dados.

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2) Registrador de instrução: Estes registradores operam como se fossem memórias Rom do chip, guardando código de instruções para controlar o chip.

3) Decodificação de instruções: Tem a função de decodificar as instruções contidas nos registradores.

4) Stack Pointer: Esse é um registrador que fornece um endereço de código de construção à unidade de memória, durante cada operação de busca de instrução.

5) Pinagens Padrões ou universais: a) Alimentação: VSS = terra ou GND VBB = - 5V VCC = + 5V VDD = + 12V b) Endereçamento: A0 – A15. c) Comunicação: BI-Direcional D0 – D7. d) Modo de espera: DBIN. e) Estado de espera de comando externo: WAIT. f) Escrita de memória externa: WR. g) Sinal de entrada que coloca via de dados e via de endereços em alta impedância: HOLD. h) Sinal de saída que coloca via de dados e via de endereços em alta impedância: HLDA. i) Sinal de entrada que avisa que tem sinal na via de dados: READY. j) Interrupção habilitada: INTE. k) Requisição de interrupção: INT. l) Retorno à posição zero da memória: RESET. m) Requisição de memória externa – MREQ n) Sinal para ativar o refrescamento de memória: RFSH o) Entrada prioritária acima da interrupção: NMI p) Sinal de relógio: Clock q) Sinal de atraso de leitura externa: RDY

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Obs: Vale ressaltar os itens ‘g’ e ‘j’ .

g) A saída de um circuito digital pode assumir 03 estados: 0 = zero volts ;

1 = tensão de alimentação ;

Z = alta impedância, que representa que a saída não mais alimentará com 0 volt ou 5 volts, mas ficará a disposição para receber informação sem interferir com o meio. j) A interrupção de um processamento significa a parada na seqüência do programa para fazer outra instrução mais prioritária e depois retornar ao programa antes parado.

Obs: O clock representa a velocidade de processamento. O processamento segue dois caminhos distintos: 1º - Todo programa segue em seqüência pelo clock do circuito, dando prioridade às interrupções. 2º - O programa de timer independente segue individualmente sem necessitar do clock ou freqüência de processamento.

Divisor somador, unidade de multiplexação e divisão, unidade de teste e proteção, unidade de segmentação, unidade de paginação, decodificador, fila de instrução, controle de barramento, porto, modo virtual, nível de prioridade.

Temos basicamente 03 tipos principias: Os CNCs ;

Os CLPs industriais ;

Os CLPs compactos.

1) CNC (Controlador de comando numérico)

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É um CLP dedicado e programável para atender a uma faixa de atividades.

No desenvolvimento das máquinas operatrizes de usinagem, sempre se procurou soluções que permitissem aumentar a produtividade e qualidade oferecendo flexibilidade necessária para usinagem de diferentes configurações de peças.

Os CLPs de comando numérico (CNC) surgiram nos

Estados Unidos nos meados de 1950, no MASSACHUSSETS INSTITUTE OF TECNOLOGY, desenvolvendo um sistema aplicável a máquinas-ferramentas para controlar a posição de fusos, de acordo com dados fornecidos do processador.

Comando numérico é um equipamento eletrônico capaz de receber informações e transmiti-las em forma de comando à máquina operatriz, de modo que esta sem a intervenção do operador, realize as operações na seqüência programada.

Seus programas são dedicados a funções matemáticas e entrada de sensores de posição, tensão, etc, e controlando bombas, motores trifásicos, servo mecanismo de precisão, utilizando um programa de CAD, chamado de MASTERCAN, familiarizado com desenhos em 2 e 3 dimensões.

2) CLP Industrial

Os CLPs industriais tem uma constituição muito flexível de entradas e saídas, sendo todo ele modular e expansível em módulos armazenados em um Rack, adequando a necessidade do complexo, trabalhando independente ou se comunicando a outros CLPs formando um gerenciamento complexo chamado de sistema supervisório, contendo interfaces homem–máquina, teclados, monitores, entradas

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A/D e D/A, modens, todos em módulos se comunicando com o módulo CPU principal.

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