Apostila Clp Panasonic

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CONTROLADORES LGICOS PROGRAMVEIS

CLP - I

Curso Bsico: Programao - FP Sries ________________________________________________________________________________________

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1 NDICE

1 NDICE...................................................................................................................................................................... 2

2 HISTRICO ............................................................................................................................................................. 6

3 INTRODUO......................................................................................................................................................... 7

4 CONCEITOS FUNDAMENTAIS........................................................................................................................... 8 4.1 CONCEITOS DE HARDWARE ........................................................................................................................ 9

4.1.1 Processamento de Hardware:................................................................................................................... 10 4.1.2 Caractersticas de Hardware: .................................................................................................................. 10

4.2 ARQUITETURA DE HARDWARE ................................................................................................................ 11 4.2.1 Unidade ou Mdulo de Entradas:............................................................................................................. 11

4.2.1.1 Unidade de Entradas Digitais:.................................................................................................................................11 4.2.1.2 Unidade de Entradas Analgicas: ...........................................................................................................................14 0 a 20 mA; .....................................................................................................................................................................14 4 a 20 mA; .....................................................................................................................................................................14 0 a 10 VDC;....................................................................................................................................................................14 5 a 10 VDC;....................................................................................................................................................................14 (-10) a (+10) VDC.........................................................................................................................................................14 (-100) a (+100) mV ......................................................................................................................................................14 4.2.1.3 Unidade de Leitura de Temperatura:.......................................................................................................................15

4.2.2 Unidade ou Mdulos de Sadas: ............................................................................................................... 15 4.2.2.1 Unidade de Sadas Digitais: ....................................................................................................................................15 Lmpadas;......................................................................................................................................................................15 Sirenes e Buzzers; .........................................................................................................................................................15 Rels e Acopladores; ....................................................................................................................................................15 4.2.2.2 Unidade de Sada Analgica:..................................................................................................................................18 0 a 20 mA; .....................................................................................................................................................................18 4 a 20 mA; .....................................................................................................................................................................18 (-10) a (+10) VDC.........................................................................................................................................................18

4.2.3 Unidade de Processamento: ..................................................................................................................... 20 4.2.3.1 Arquitetura das Memrias Internas:........................................................................................................................20 4.2.3.2 Watchdog Timer: ....................................................................................................................................................20 4.2.3.3 Interface ou Plataforma de Programao: ...............................................................................................................21

4.2.4 Interface Homem Mquina: ...................................................................................................................... 21 4.3 COMUNICAO DE DADOS........................................................................................................................ 22

4.3.1 Canais de Comunicao:.......................................................................................................................... 22 4.3.2 Taxa de Transferncia: ............................................................................................................................. 22 4.3.3 Interfaces Seriais: ..................................................................................................................................... 23 4.3.4 Protocolos de Comunicao:.................................................................................................................... 24 4.3.5 Caractersticas dos Protocolos:................................................................................................................ 25

4.4 CONCEITOS DE SOFTWARE........................................................................................................................ 26 4.4.1 Sistemas Numricos:................................................................................................................................. 26

4.4.1.1 Sistema Numrico Binrio:.....................................................................................................................................27 4.4.1.2 Sistema Numrico Octal: ........................................................................................................................................27 4.4.1.3 Sistema Numrico Decimal: ...................................................................................................................................28 4.4.1.4 Sistema Numrico Hexadecimal:............................................................................................................................28 4.4.1.5 Resumo: ..................................................................................................................................................................29

4.4.2 Conceitos Lgicos: ................................................................................................................................... 30 4.4.2.1 Bit: ..........................................................................................................................................................................30 4.4.2.2 Nibble: ....................................................................................................................................................................31 4.4.2.3 Byte: .......................................................................................................................................................................32 4.4.2.4 Word:......................................................................................................................................................................33 4.4.2.5 Double Word: .........................................................................................................................................................34


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5 HADWARE E SOFTWARE PANASONIC ......................................................................................................... 35 5.1 CONHECENDO O HARDWARE PANASONIC ............................................................................................ 36

FPe Sries; .....................................................................................................................................................................36 FP0 Sries; .....................................................................................................................................................................36 FP0R Sries; ...................................................................................................................................................................36 FPSigma Sries;.............................................................................................................................................................36 FPX Sries; .....................................................................................................................................................................36 FP2 Sries; .....................................................................................................................................................................36

5.1.1 FPe Series ................................................................................................................................................. 36 5.1.2 FP0 Series................................................................................................................................................. 39 5.1.3 FP0R Series .............................................................................................................................................. 44 5.1.4 FPSIGMA Series....................................................................................................................................... 46 5.1.5 FPX Series ................................................................................................................................................ 48 5.1.6 FP2 Series................................................................................................................................................. 50 5.1.7 Expanses para FP0 e FPG (Sigma):....................................................................................................... 52 5.1.8 Capacidade de Armazenamento Posies de Memria:........................................................................ 52

5.1.8.1 Capacidade de Armazenamento - FPe Series ! .......................................................................................................53 5.1.8.2 Capacidade de Armazenamento FP0 Series !.......................................................................................................54 5.1.8.3 Capacidade de Armazenamento FP0R Series ! ....................................................................................................55 5.1.8.4 Capacidade de Armazenamento FPG (Sigma) Series ! ........................................................................................56 5.1.8.5 Capacidade de Armazenamento FPX Series !......................................................................................................57

5.2 CONHECENDO O SOFTWARE PANASONIC.............................................................................................. 58 5.2.1 Formataode dados: ............................................................................................................................... 59 5.2.2 Endereamento do CLP Panasonic: ......................................................................................................... 59 5.2.3 Entradas e Sadas do CLP Panasonic: ..................................................................................................... 60 5.2.4 Plataforma de Programao FPWin GR:................................................................................................. 65

5.3 INSTRUES DE PROGRAMAO............................................................................................................ 70 5.3.1 Instrues Bsicas de Sequncia: ............................................................................................................. 70

5.3.1.1 ST (Start) ................................................................................................................................................................70 5.3.1.2 ST/ (Start Not) ........................................................................................................................................................70 5.3.1.3 OT (Out) .................................................................................................................................................................70 5.3.1.4 (Not) / .....................................................................................................................................................................71 5.3.1.5 AN (And)................................................................................................................................................................71 5.3.1.6 AN/ (And Not)........................................................................................................................................................71 5.3.1.7 OR (Or)...................................................................................................................................................................71 5.3.1.8 OR/ (Or Not)...........................................................................................................................................................71 5.3.1.9 SET (Set) ................................................................................................................................................................72 5.3.1.10 ST (Reset)...........................................................................................................................................................72 5.3.1.11 DF (Leading edge differential) ...........................................................................................................................72 5.3.1.12 DF/ (Trailing edge differential) ..........................................................................................................................72

5.3.2 TEMPORIZADORES:............................................................................................................................... 72 5.3.2.1 TMX .......................................................................................................................................................................73 5.3.2.2 TMY .......................................................................................................................................................................73 5.3.2.3 TMR .......................................................................................................................................................................73 5.3.2.4 TML........................................................................................................................................................................74

5.3.3 CONTADORES:........................................................................................................................................ 74 5.3.3.1 F118 (UDC) - Contador UP/DOWN.......................................................................................................................75

5.3.4 Instrues de Comparao por Bloco: ..................................................................................................... 76 5.3.5 Instrues de Transferncia de Dados: .................................................................................................... 77

5.3.5.1 F0 => (MV) 16-BIT data move ..............................................................................................................................77 5.3.5.2 F1 => (DMV) 32-BIT data move............................................................................................................................78 5.3.5.3 F2 => (MV/) 16-BIT data invert and move.............................................................................................................78 5.3.5.4 F3 => (DMV/) 32-BIT data invert and move..........................................................................................................78 5.3.5.5 F5 => (BTM) BIT data move..................................................................................................................................79 5.3.5.6 F6 => (DGT) Hexadecimal digit move...................................................................................................................79 5.3.5.7 F10 => (BKMV) Block move.................................................................................................................................80 5.3.5.8 F11 => (COPY) Block copy ...................................................................................................................................80 5.3.5.9 F15 => (XCH) 16-BIT data exchange ....................................................................................................................81 5.3.5.10 F16 => (DXCH) 32-BIT data exchange .............................................................................................................81 5.3.5.11 F17 => (SWAP) Higher/lower byte in 16-BIT data exchange ...........................................................................82


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5.3.6 Instrues Aritmticas Binrias: .............................................................................................................. 82 5.3.6.1 F20 => (+) 16-BIT data Addition ...........................................................................................................................82 5.3.6.2 F21 => (D+) 32-BIT data Addition.........................................................................................................................83 5.3.6.3 F22 => (+) 16-BIT data Addition ...........................................................................................................................83 5.3.6.4 F23 => (D+) 32-BIT data Addition.........................................................................................................................83 5.3.6.5 F25 => (-) 16-BIT data Subtraction ........................................................................................................................84 5.3.6.6 F26 => (D-) 16-BIT data Subtraction .....................................................................................................................84 5.3.6.7 F27 => (-) 16-BIT data Subtraction ........................................................................................................................85 5.3.6.8 F28 => (D-) 32-BIT data Subtraction .....................................................................................................................85 5.3.6.9 F30 => (*) 16-BIT data Multiplication ...................................................................................................................85 5.3.6.10 F31 => (D*) 32-BIT data Multiplication............................................................................................................86 5.3.6.11 F32 => (%) 16-BIT data Division ......................................................................................................................86 5.3.6.12 F33 => (D%) 32-BIT data Division ...................................................................................................................87 5.3.6.13 F35 => (+1) 16-BIT data Increment ...................................................................................................................87 5.3.6.14 F36 => (D+1) 32-BIT data Increment ................................................................................................................88 5.3.6.15 F37 => (-1) 16-BIT data Decrement...................................................................................................................88 5.3.6.16 F38 => (D-1) 32-BIT data Decrement................................................................................................................88

5.3.7 Instrues Aritmticas BCD: .................................................................................................................... 89 5.3.7.1 F40 => (B+) 4-DIGIT BCD data Addition .............................................................................................................89 5.3.7.2 F41 => (DB+) 8-DIGIT BCD data Addition ..........................................................................................................89 5.3.7.3 F42 => (B+) 4-DIGIT BCD data Addition .............................................................................................................90 5.3.7.4 F43 => (DB+) 8-DIGIT BCD data Addition ..........................................................................................................90 5.3.7.5 F45 => (B-) 4-DIGIT BCD data Subtraction..........................................................................................................91 5.3.7.6 F46 => (DB-) 8-DIGIT BCD data Subtraction .......................................................................................................91 5.3.7.7 F47 => (B-) 4-DIGIT BCD data Subtraction..........................................................................................................92 5.3.7.8 F48 => (DB-) 8-DIGIT BCD data Subtraction .......................................................................................................92 5.3.7.9 F50 => (B*) 4-DIGIT BCD data Multiplication.....................................................................................................93 5.3.7.10 F52 => (B%) 4-DIGIT BCD data Division ........................................................................................................93 5.3.7.11 F55 => (B+1) 4-DIGIT BCD data Increment.....................................................................................................94 5.3.7.12 F56 => (DB+1) 8-DIGIT BCD data Increment ..................................................................................................94 5.3.7.13 F57 => (DB-1) 4-DIGIT BCD data Decrement..................................................................................................94 5.3.7.14 F58 (DB+1) 8-DIGIT BCD data Decrement ...................................................................................................95

5.3.8 Instrues de Comparao de Dados:...................................................................................................... 95 5.3.8.1 F60 => (CMP) 16-BIT data compare......................................................................................................................95 5.3.8.2 F61 => (CMP) 32-BIT data compare......................................................................................................................96 5.3.8.3 F62 => (WIN) 16-BIT data band compare..............................................................................................................97 5.3.8.4 F63 => (DWIN) 16-BIT data band compare...........................................................................................................98

5.3.9 Instrues de Operao Lgicas: ............................................................................................................. 99 5.3.9.1 F65 => (WAN) 16-BIT data AND..........................................................................................................................99 5.3.9.2 F66 => (WOR) 16-BIT data OR.............................................................................................................................99 5.3.9.3 F67 => (XOR) 16-BIT data exclusive OR............................................................................................................100 5.3.9.4 F68 => (XNR) 16-BIT data exclusive NOR .........................................................................................................100

5.3.10 Instrues de Converso de Dados: ....................................................................................................... 101 5.3.10.1 F80 => (BCD) 16-BIT data => 4-DIGIT BCD data .........................................................................................101 5.3.10.2 F81 => (BIN) 4-DIGIT BCD data => 16-BIT data .........................................................................................101 5.3.10.3 F82 => (DBCD) 32-BIT data => 8-DIGIT BCD data ......................................................................................101 5.3.10.4 F83 => (DBIN) 8-DIGIT BCD data => 32-BIT data ......................................................................................102 5.3.10.5 F84 => (INV) 16-BIT data invert .....................................................................................................................102 5.3.10.6 F85 => (NEG) 16-BIT data twos complement................................................................................................103 5.3.10.7 F86 => (DNEG) 32-BIT data twos complement .............................................................................................103 5.3.10.8 F87 => (ABS) 16-BIT data absolute ................................................................................................................103 5.3.10.9 F88 => (DABS) 32-BIT data absolute..............................................................................................................104 5.3.10.10 F89 => (EXT) 16-BIT data sign extension.......................................................................................................104 5.3.10.11 F90 => (DECO) Decode...................................................................................................................................104 5.3.10.12 F91 => (SEGT) 16-BIT data 7-Segment decode ..............................................................................................106 5.3.10.13 F92 => (ENCO) Encode...................................................................................................................................108 5.3.10.14 F93 => (UNIT) 16-BIT data combine ..............................................................................................................110 5.3.10.15 F94 => (DIST) 16-BIT data distribute..............................................................................................................111 5.3.10.16 F96 => (SRC) Table data search ......................................................................................................................111


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5.3.11 Instrues de Deslocamento de Dados:.................................................................................................. 113 5.3.11.1 F100 => (SHR) Right shift of 16-BITdata in bit units......................................................................................113 5.3.11.2 F101 => (SHL) Left shift of 16-BIT data in bit units .......................................................................................113 5.3.11.3 F105 => (BSR) Right shift of one hexadecimal digit (4-BITS)........................................................................114 5.3.11.4 F106 => (BSL) Left shift of one hexadecimal digit (4-BITS) ..........................................................................115 5.3.11.5 F110 => (WSHR) Right shift of one word digit (16-BITS)..............................................................................116 5.3.11.6 F111 => (WSHL) Left shift of one word digit (16-BITS)................................................................................117 5.3.11.7 F112 => (WBSR) Right shift of one hexadecimal digit ...................................................................................118 5.3.11.8 F113 => (WBSL) Leftt shift of one hexadecimal digit.....................................................................................118

5.3.12 Instrues de Rotao de Dados: ........................................................................................................... 120 5.3.12.1 F120 => (ROR) 16-BIT data right rotate..........................................................................................................120 5.3.12.2 F121 => (ROL) 16-BIT data left rotate ............................................................................................................121 5.3.12.3 F122 => (RCR) 16-BIT data right rotate with carry flag data ..........................................................................122 5.3.12.4 F123 => (RCL) 16-BIT data left rotate with carry flag data.............................................................................123

5.3.13 Instrues de Manipulao de Dados (BIT):.......................................................................................... 124 5.3.13.1 F130 => (BTS) 16-BIT data bit set ..................................................................................................................124 5.3.13.2 F131 => (BTR) 16-BIT data bit reset ...............................................................................................................124 5.3.13.3 F132 => (BTI) 16-BIT data bit invert...............................................................................................................125 5.3.13.4 F133 => (BTT) 16-BIT data test ......................................................................................................................126 5.3.13.5 F135 => (BCU) Number of ON bits in 16-BIT data ........................................................................................127 5.3.13.6 F136 => (DBCU) Number of ON bits in 32-BIT data......................................................................................127

5.4 RELS INTERNOS ESPECIAIS ................................................................................................................... 129

6 EXERCCIOS....................................................................................................................................................... 130 6.1 EXERCCIOS BSICOS DE FIXAO....................................................................................................... 130

6.1.1 Exerccios Referente a Instrues Bsicas de Controle.......................................................................... 130 6.1.1.1 NA e Bobina Simples (OUT) ! .............................................................................................................................130 6.1.1.2 NF e Bobina Simples (OUT) ! ..............................................................................................................................131 6.1.1.3 NA e Bobina Simples (OUT) ! .............................................................................................................................131 6.1.1.4 NA NF e Funo de Pulso (DF) !.......................................................................................................................132 6.1.1.5 Flip-Flop !.............................................................................................................................................................132 6.1.1.6 Contador Decrescente Auto reset ! ....................................................................................................................133

6.1.2 Exerccios Referente a Instrues de Dados........................................................................................... 134 6.1.2.1 Sequenciador Decrescente Auto Reset ! ............................................................................................................134 6.1.2.2 Navegador Crescente/Decrescente ! .....................................................................................................................135

6.2 EXERCCIOS COMPLEMENTARES........................................................................................................... 136 6.2.1 Exerccios de Aprendizagem................................................................................................................... 136

6.2.1.1 Acionamento e Partida de Motores na Config. Estrela - Tringulo ! ....................................................................136 6.2.1.2 Semforo Cruzamento de duas vias em mo nica !..........................................................................................137

6.3 REVISO E AGRADECIMENTOS .............................................................................................................. 138


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2 HISTRICO

Os Controladores Lgicos Programveis foram desenvolvidos no final dos anos 60, com a finalidade de substituir painis de rels em controles baseados em lgicas combinacional/seqencial, em linhas de montagem nas indstrias de manufatura, principalmente automobilstica, sendo progressivamente adotados pelas indstrias de processos.

O critrio do projeto para o primeiro controlador foi especificado em 1968 por uma diviso da General Motors Corporation. O objetivo inicial era eliminar o alto custo associado com os sistemas controlados a rels. As especificaes iniciais requeriam um sistema de estado slido com a flexibilidade do computador, capaz de suportar o ambiente industrial, ser facilmente programado e reprogramado, manuteno fcil e por ltimo facilmente expansvel e utilizvel. J os painis de controle a rels necessitavam modificaes na fiao, o que muitas vezes era invivel, tornando-se mais barato simplesmente substituir todo painel por um novo. Portanto, os CLP's permitiram transferir as modificaes de hardware para modificaes no software.

Pelo fato de substiturem os painis de rels no controle discreto, foram chamados de Controladores Lgicos Programveis - CLP (Programmable Logic Controllers - PLC). Com o sucesso de uso de CLP's na indstria, a demanda por novas funes e maior capacidade aumentou consideravelmente. Os equipamentos cresceram em poder de processamento, nmero de entradas e sadas (I/O), e novas funes. Entretanto, estes controladores ainda usavam lgica discreta e s eram utilizadas na indstria, pois seus custos tornaram inviveis em outras aplicaes (automao predial, por exemplo). A partir de 1970, com o advento da tecnologia de microprocessadores, os controladores passaram ter uma grande capacidade de processamento e alta flexibilidade de programao e expanso.

Entre outras caractersticas citamos: realizar operaes aritmticas com ponto decimal flutuante, manusear dados e se comunicar com computadores. Desta forma, os CP's atuais podem atuar tanto em controle discreto como automao de manufatura, onde as mquinas apresentam aes automticas e podem atuar em controle contnuo, como: processos qumicos e siderrgicos, com caractersticas primordialmente analgicas. Portanto atualmente, os controladores so bem mais complexos e no executam somente lgica do tipo E e OU, motivo pelo qual passaram a ser chamados apenas de Controladores Programveis - CP's.

O sistema utilizado para programar o controlador era um dispositivo dedicado e acondicionado em uma maleta porttil, chamada de maleta de programao, de forma que podia ser levada para "campo" a fim de alterar dados e realizar pequenas modificaes no programa. O sistema de memria do controlador no permitia facilidades de programao por utilizar memrias do tipo EPROM. Inovaes no hardware e software entre 1975 e 1979 proporcionaram ao controlador maior flexibilidade e capacidade de processamento, isto significou aumento na capacidade de memria e de entradas/sadas remotas, controle analgico, controle de posicionamento, comunicaes, etc. A expanso de memria permitiu um programa de aplicao maior e uma maior quantidade de dados de forma que os programas de controle no ficassem restritos lgica e sequenciamento, mas tambm realizassem aquisio e manipulao de dados.

Com o desenvolvimento do controle analgico, o controlador programvel preencheu o "gap" entre controle discreto e controle contnuo. Os custos com fiao foram reduzidos significativamente com a capacidade do controlador de comunicar- se com subsistemas de entrada/sada localizados em pontos remotos, distante da unidade central de processamento e perto do equipamento a ser controlado. Ao invs de trazer centenas de fios para o armrio do CP, os sinais dos subsistemas podem ser multiplexados e transmitidos por um nico par de fios tranados. Esta tcnica permitiu a reestruturao de grandes sistemas em pequenos subsistemas melhorando a confiabilidade, manuteno e partida gradual do sub-sistema de controle principal.

Atualmente, existem vrios tipos de controladores, desde pequena capacidade at os mais sofisticados, realizando operaes que antes eram consideradas especficas para computadores. A evoluo do hardware conduziu a melhorias significativas nas caractersticas do controlador. Existe hoje uma forte tendncia utilizao de pequenos controladores programveis, controlando processos independentes e comunicando-se com outros controladores e com sistemas supervisrios. Assim, possvel descentralizar o controle industrial, evitando que uma pane interrompa toda a planta.


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3 INTRODUO Os CLPs (Controladores Lgicos Programveis) so equipamentos eletro-eletrnicos normalmente

baseados em microprocessadores, que usam uma memria programvel para armazenamento de instrues com funes de: lgica, sequenciamento, temporizao, contagem, controle PID, intertravamentos, operaes aritmticas, etc., destinados a comandar e monitorar mquinas ou processos industriais atravs de mdulos de entradas/sadas analgicos ou digitais.

Um controlador programvel difere de equipamentos convencionais para controles industriais pela programabilidade e pelo modo seqencial de execuo das instrues. O software desenvolvido pelo fabricante, tambm caracteriza uma diferena fundamental. Este software realiza funes de acesso ao hardware, diagnsticos, comunicaes, histricos e determina o funcionamento do controlador em um modo de operao dedicado (ciclo de varredura) e totalmente transparente para o usurio.

A segunda distino que os CP's foram especificamente projetados para operar em ambientes industriais. Um CP pode operar em reas com quantidades substanciais de rudos eltricos, interferncias eletromagnticas, vibraes mecnicas, temperaturas elevadas e condies de umidade adversas, conforme especificao de cada fabricante. Temos abaixo, uma ilustrao, exemplificando alguns modelos ou famlias de PLC's da Panasonic:


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4 CONCEITOS FUNDAMENTAIS

A definio implica na existncia de uma mquina que l instrues. O termo "instrues" indica a inteno de enviar mquina algo que esta possa entender, e que tem por meta instru-la, orient-la ou comand-la a realizar algo.

Podemos ento inferir que qualquer conjunto de instrues legveis por mquina, qualquer que seja a mquina, quaisquer quem sejam as instrues, podem constituir parte do que chamamos de programa, sendo caracterizado como item essencial integrado ao sistema de controle.

Considerando o fato de que toda mquina inventada pelo ser humano possui uma linguagem artificial com a qual nos comunicamos com a mquina, considerando ainda que esta linguagem composta por cadeias de smbolos que formam sentenas, ento qualquer sentena numa linguagem artificial pode constituir parte do que chamamos de programa.

Seus Componentes: Esta uma parte recursiva da definio. Um programa composto por componentes, ou

seja, instrues de comando, ou instrues, no que implica em dizer que um programa podem ser constitudo tambm, por outros programas menores ou sub-rotinas.

Sistema de Dados: Um programa pode conter dados, o que significa que um programa no composto apenas

por instrues. A existncia de dados em um programa est compatvel com a definio do Modelo Computacional, onde um programa armazenado na memria formado por instrues e dados.

Contedo Audiovisual (tal como imagens, texto, gravaes ou figuras): Este aspecto extrapola o modelo de Modelo Computacional, a medida que torna explcito o

fato de que um programa pode ser algo maior do que o que armazenado na memria no momento de sua execuo.

Em outras palavras, qualquer material escrito, impresso, apresentvel em qualquer mdia de comunicao, de natureza textual, grfica, audvel, visual etc, pode pertencer ou ser parte de um programa, constituindo assim, um dos itens fundamentais constituintes do sistema de controle.

Materiais Licenciados Relacionados: Do ponto de vista de natureza fsica dos materiais que compem um programa, este aspecto

veicula a mesma essncia de generalidade do item anterior, mas torna explcito o fato de que cada uma das partes do programa est relacionada existncia de produtos ou itens que so criados e pertencem a organizaes, e que portanto esto sujeitos s regras de comercializao, distribuio e/ou uso. Para maior aprofundamento, veja a discusso sobre Licena de Uso de Software Do exposto acima podemos inferir que um programa um artefato complexo, que envolve uma grande quantidade de aspectos distintos, como:

Habilidade de comunicao com mquinas e dispositivos (atravs das instrues e dados) e seres humanos (atravs de dados manipulados pela mquina e mdias externas mquina);

Organizao em uma estrutura hierrquica, baseada na concepo da necessidade de uma plataforma de sistema operacional (atravs de seus componentes);

Sujeio a regras comerciais explcitas, pois foi criado por organizaes humanas que detm controle sobre sua existncia e uso atravs de uma licena;


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4.1 CONCEITOS DE HARDWARE

Quando energizamos o controlador lgico programvel as seguintes operaes so executadas:

Teste de leitura/escrita da memria RAM; Limpeza das memrias imagens de entrada e sada;

Teste de executabilidade do programa de usurio;

Execuo de rotinas de inicializao;

Limpeza de registros auxiliares de trabalho, limpeza de display, preparao de teclado.

Aps estas "Condies de Inicializao" a UCP (unidade central de processamento) passa a fazer uma varredura constante, ou seja, rotinas repetitivas em um "loop" fechado. Essa seqncia de atividades definidas e controladas pelo programa ocorre em um ciclo, chamado de Varredura ou Scan, conforme descrito abaixo:

A primeira etapa da varredura verificar os dados das entradas, transferindo-os para uma memria imagem. Memria imagem um espelho do estado das entradas e sadas, esta memria ser consultada pelo CLP no decorrer do processamento do programa de usurio. Ela recebe em cada endereo correspondente a uma entrada o seu estado ligado/desligado no caso de entradas digitais, ou um valor numrico no caso de entradas analgicas.

Uma vez gravados os dados das entradas na respectiva memria imagem, inicia-se a execuo do programa de acordo com as instrues definidas pelo usurio. Durante o processamento do programa, o CLP armazena os dados na memria imagem das sadas. Por fim o CLP transfere esses dados para as sadas fsicas, desta forma o ciclo termina e a varredura reiniciada. A figura abaixo, ilustra o processamento cclico:


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4.1.1 Processamento de Hardware:

O tempo necessrio para executar uma varredura varia de controlador para controlador e depende de muitos fatores como: tamanho do programa, instrues programadas, etc. O tempo de varredura uma considerao importante na seleo do controlador. Este indica a rapidez com que o controlador pode reagir s entradas de campo e resolver a lgica de controle. Este ciclo que tem seu perodo varivel mostrado na ilustrao a seguir:

4.1.2 Caractersticas de Hardware:

Algumas das principais caractersticas de um controlador lgico programvel so:

Programabilidade;

Alta confiabilidade;

Imunidade a rudos;

Isolao ptica de entradas e sadas;

Deteco de falhas;

Repetibilidade;

Modularidade;

Start-up rpido;

Operao em condies ambientais severas;

Acesso Remoto;

Interveno Remota;

Integrao Corporativa;

Aquisio das Entradas Processamento Atualizao das Sadas


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4.2 ARQUITETURA DE HARDWARE

As unidades bsicas dos controladores em geral so compostas por:

Unidades de entrada; Unidades de sada;

Unidade de processamento; Unidade de armazenamento;

Unidade da fonte de alimentao;

Conforme nos mostra a ilustrao a seguir, temos um panorama estrutural referente a arquitetura de hardware, relacionando as unidades bsicas constituintes de um controlador programvel:

4.2.1 Unidade ou Mdulo de Entradas:

As unidades de entrada fornecem as conexes entre os dispositivos de campo e a unidade central de processamento. Estas interfaces podem ter um ou mais canais de aquisio de dados que codificam sinais analgicos ou digitais de entrada de diversos nveis de tenso (alternada ou contnua), provenientes de sensores analgicos, push-buttons, e de outros tipos de transdutores, cujos sinais sejam em tenso ou correntes.

4.2.1.1 Unidade de Entradas Digitais:

Entre os diversos tipos de transdutores digitais, podemos citar alguns exemplos:

Botes de comando e sinalizao; Chaves de fim de curso; Sensores de proximidade; Termostatos e pressostatos; Sensores magnticos de posio;


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A comutao de uma unidade de entrada do controlador programvel, pode ser realizada em corrente contnua ou em corrente alternada, dependendo das caractersticas do hardware.

As interfaces de entradas discretas detectam e convertem sinais de comutao de entrada em nveis

lgicos de tenso usados no Controlador Programvel. Essas caractersticas limitam a interface a sinais do tipo ON/OFF (ligado/desligado). O circuito de entrada composto por duas sees principais: entradas de estados e interface, sendo que essas so normalmente desacopladas eletricamente por um circuito isolador.

A seo de entrada de estados basicamente realiza a funo de converso da tenso da entrada (110 Vca, 220 Vca) para um nvel DC compatvel com a interface. Quando um sinal vlido detectado, o circuito isolador gera um sinal na seo lgica (interface), o qual fica disponvel para o processador atravs do seu barramento de dados.

Tipos de entradas digitais em corrente contnua (VCC):

ENTRADA TIPO NPN; A comutao executada quando o dispositivo externo aplica o plo

negativo da fonte na entrada digital. A figura abaixo exemplifica um circuito de entrada digital tipo NPN.


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ENTRADA TIPO PNP; A comutao executada quando o dispositivo externo aplica o plo positivo da fonte na entrada digital. A figura abaixo exemplifica um circuito de entrada digital tipo PNP.

Tipos de entradas digitais em corrente alternada (VCA):

ENTRADA EM CORRENTE ALTERNADA: A comutao executada quando o dispositivo externo aplica tenso alternada compatvel a entrada digital do controlador. Convencionalmente, as entradas dos CLP no possuem compatibilidade com sinais em corrente alternada. Exceto, em casos, onde o mdulo especificado para esta finalizalidade, absorvendo assim, nveis de tenso na entrada digital em corrente alternada.


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4.2.1.2 Unidade de Entradas Analgicas:

A interface de entrada analgica contm os circuitos necessrios para receber sinais analgicos de tenso ou corrente dos dispositivos de campo. A tenso ou a corrente de entrada convertida para um cdigo digital proporcional ao valor analgico, atravs de um conversor analgico digital (A/D). Este cdigo digital armazenado na memria imagem do controlador como um registro.

A resoluo das entradas analgicas uma informao importante, pois de acordo com o nmero de bits do conversor A/D que se define a menor parcela que pode ser lida. Ou seja, uma entrada com um maior nmero de bits permitir uma melhor representao da grandeza analgica. Os conversores A/D normalmente so de 10 ou 12bits;

As faixas de valores de tenso e corrente para entradas analgicas mais utilizadas na indstria so:

0 a 20 mA;

4 a 20 mA;

0 a 10 VDC;

5 a 10 VDC;

(-10) a (+10) VDC

(-100) a (+100) mV

Seguem alguns tipos de transdutores que necessitam fazer a converso de curso, deslocamento, pesagem, presso, e outras grandesas fsicas envolvendo assim, alguns dos principais dispositivos ou mdulos compatveis e fabricados para esta finalidade e que por sua vez, proporcionam valores analgios compatveis procedentes dos processos industriais a serem controlados, conforme exemplos:

Transdutores de presso; Transdutores de umidade; Rgua potenciomtrica; Sensores de vazo; Sensores de nvel; Clulas de carga;


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4.2.1.3 Unidade de Leitura de Temperatura:

Os mdulos de leitura de temperatura, so especficos quanto ao transdutor que ser utilizado: PT100 ou Termopar. A operao desta interface similar entrada analgica com exceo de que os sinais dos termopares so de pequena amplitude. Estes sinais de pequena amplitude so filtrados, amplificados e digitalizados por um conversor, e ento enviados para o processador e disponibilizados para a utilizao no programa de usurio.

Um primeiro exemplo de aplicao o mdulo compatvel com sinais analgicos dos respectivos termopares tipo K, J, T ou R fornecendo a prpria compensao de junta fria internamente, nas faixas de temperatura entre (-100 a 1500) graus celcius.

Um segundo exemplo o mdulo que possibilita a conexo de termoresistncias PT-100, que devido caracterstica passiva do sensor no circuito do mdulo, existe uma fonte constante de 1mA que excita as as termoresistncias e, portanto as tenses resultantes so sinais de baixo nvel.

4.2.2 Unidade ou Mdulos de Sadas:

As unidades de sada fornecem as conexes entre os dispositivos de campo e a unidade central de processamento. Estas interfaces podem ter um ou mais canais, fornecendo sinais digitais ou analgicos devidamente amplificados para energizar os elementos de operao e sinalizao de atuadores diversos, que se caracterizam pelo tipo (CA ou CC, NPN ou PNP) e pelos diversos nveis de tenso e potncia.

4.2.2.1 Unidade de Sadas Digitais:

As interfaces de sada discretas convertem sinais lgicos usados no Controlador Programvel em sinais capazes de energizar atuadores. O controle da sada limitado a dispositivos que somente requerem comutao em dois estados, tais como ON/OFF (ligado/desligado).

O circuito de sada composto por duas sees principais: sadas e interface, sendo que essas so normalmente desacopladas eletricamente por um circuito isolador. Durante uma operao normal, o processador envia para o circuito lgico o estado da sada de acordo com a lgica programada, normalmente sinalizadas por leds. Entre os diversos tipos de atuadores, podemos citar alguns exemplos:

Contatores; Solenides; Lmpadas; Sirenes e Buzzers; Rels e Acopladores;

A comutao executada por uma unidade, mdulo ou expanso de sada pode ser efetuada atravs de transistores (em corrente contnua), e atravs de TRIAC's (em corrente alternada) ou atravs de rels (corrente contnua ou alternada).


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Tipos de sadas digitais em corrente contnua (VCC):

SADA TIPO NPN: Quando o fluxo de corrente ocorre da sada para o potencial negativo da fonte de alimentao de 24 Vcc; (carga ligada entre o potencial positivo e a sada), conforme exemplo a seguir. Abaixo temos uma ilustrao o circuito de uma sada digital tipo NPN.

SAIDA TIPO PNP: Quando o fluxo de corrente ocorre da sada para o potencial positivo da

fonte de alimentao de 24 Vcc; (carga ligada entre o potencial negativo e a sada), conforme exemplo a seguir. Abaixo temos uma ilustrao o circuito de uma sada digital tipo PNP.


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SADA A REL: Diferentemente das demais configuraes de sadas a transistor apresentadas

at o momento, o acoplamento de sada a rel em um CLP, possui caractersticas peculiares, trazendo algumas vantagens e desvantagens com relao as demais configuraes.

O grande empasse neste caso, est associado a velocidade de comutao da carga, na

qual possui severas restries no tempo de chaveamento, dependendo assim de uma estgio mecnico da bobina do rel utilizado. Em contra-partida, temos como grande vantagem, um isolamento referente ao circuto assim chaveado, bem como a capacidade de comutao, relativamente superior !

SADA EM CORRENTE ALTERNADA: Alguns tipos de sadas digitais em corrente alternada (VCA), possuem outras caractersticas, incluindo faixas de alimentaes compreendidas entre tenses de 100 VCA a 240 VCA; Assim podemos apresentar alguns modelos diferenciados de circutos de sida:

VARISTOR => Protege contra o surto e oscilaes de sobre-tenso; TRIAC => Isolado do sistema por um acoplamento ptico; RC => Protege contra disparos indevidos e faiscamento;


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O exemplo abaixo representa o circuito de uma sada digital em corrente alternada.

4.2.2.2 Unidade de Sada Analgica:

Entre os diversos tipos de atuadores e aplicaes compatveis, podemos citar:

Inversores de freqncia; Vlvula proporcional de vazo; Referncia de velocidade para servo-acionamento em modo torque; Referncia de velocidade para servo-acionamento em modo velocidade;

As faixas de valores de tenso e corrente para sadas analgicas mais utilizadas na indstria so:

0 a 20 mA;

4 a 20 mA;

(-10) a (+10) VDC


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4.2.3 Unidade de Processamento:

A unidade de processamento a responsvel pelo gerenciamento e processamento das informaes do sistema e, composta pelo microprocessador ou microcontrolador, memria de programa bsico, memria de dados, memria de programa de usurio, interface de programao e interface homem-mquina.

O mdulo de processamento monitora os sinais de entrada do controlador programvel e os combina de acordo com as instrues existentes na memria de programa de usurio, executando operaes lgicas, operaes de temporizao, contagem e seqenciamento para a seguir liberar os sinais apropriados para as sadas e assim comandar os dispositivos de controle.

4.2.3.1 Arquitetura das Memrias Internas:

MEMRIA BSICA OU F IRMWARE: A Memria bsica contm um conjunto de programas armazenados permanentemente, com o objetivo de controlar e supervisionar as atividades do sistema. Tais como: comunicao com os dispositivos externos, execuo do ciclo de varredura, diagnsticos e outras atividades. Esta memria usualmente chamada de firmware, para expressar o conjunto de software e hardware necessrio para o funcionamento do Controlador Programvel. Esta memria programada pelo fabricante, ou seja, uma memria que no pode ser alterada pelo usurio. As memrias bsicas so memrias no volteis do tipo ROM, EPROM ou FLASH-EPROM.

MEMRIA DE DADOS: Nesta memria so armazenados todos os dados de controle do sistema, tais como: estados das entradas e sadas, valores de preset de contadores e temporizadores, etc. uma tabela de valores manipulveis. As memrias de dados podem ser memrias volteis ou no volteis, sendo respectivamente do tipo, RAM ou NVRAM.

MEMRIA DE USURIO: Se trata de uma memria destinada ao armazenamento das instrues de

programao, ou seja, o programa de usurio. As memrias de usurio podem ser memrias volteis ou no volteis, sendo respectivamente do tipo, RAM; NVRAM ou FLASH-EPROM.

4.2.3.2 Watchdog Timer:

Alguns tipos de controladores programveis possuem internamente unidade de processamento, um circuito "WATCHDOG TIMER". Este circuito consiste de um temporizador com uma base de tempo fornecida pelo microprocessador, cujo propsito monitorar o tempo de execuo da varredura. Caso exceda este tempo, o "WATCHDOG TIMER" ir detectar esta condio, providenciando ento o desligamento das sadas do sistema para evitar operaes indesejadas e a reinicializao CPU.


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4.2.3.3 Interface ou Plataforma de Programao:

Esta interface permite a programao da memria de usurio atravs do uso de software especfico para desenvolvimento do programa de usurio, sendo executado em um microcomputador compatvel com o padro IBM-PC (na verso desktop ou laptop, para programao em campo), permitindo a edio, monitorao e documentao dos programas. Alm disso, o terminal de programao permite, muitas vezes, monitorar o programa aplicativo, ou seja, visualizar em tempo real o programa sendo executado.

4.2.4 Interface Homem Mquina: Estas interfaces permitem a interao imediata do usurio ou operador com a mquina ou processo

a ser controlado, possibilitando a visualizao ou alterao das variveis e parmetros desses sistemas. As formas mais usuais e comuns de encontrarmos esses tipos de dispositivos disponveis atualmente so:

Frontais de teclado e display de cristal lquido (LCD); Vcuo fluorescente (VFD);


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4.3 COMUNICAO DE DADOS

Para tornar equipamentos diferentes compatveis entre si, vrios padres de nvel fsico foram desenvolvidos. Os mais usuais so: RS-232 e RS-485. RS uma abreviao de "Recommended Standard", ela relata uma padronizao de uma interface comum para comunicao de dados entre equipamentos, criados pela "Eletronic Industries Association" (EIA).

Os padres RS-232 e RS-485 definem caractersticas mecnicas, eltricas, funcionais e procedurais para ativar, manter e desativar conexes fsicas que se destinam a transmitir bits entre dois dispositivos.

Caractersticas mecnicas: definem o tamanho e a forma dos conectores, pinos, cabos, etc., que compem um circuito de transmisso.

Caractersticas eltricas: especificam os valores dos sinais eltricos (nveis de voltageme corrente) usados para representar bits, o tempo entre mudanas desses valores etc. Determinam tambm as taxas de transmisso e distncias que podem ser atingidas.

Caractersticas procedurais: especificam combinaes e seqncias de sinais que devem ocorrer

para que uma interface do nvel fsico cumpra o seu papel de receber e transmitir bits.

4.3.1 Canais de Comunicao:

Um canal de comunicao um caminho sobre o qual a informao pode trafegar. Os canais podem ser classificados da seguinte forma:

Canal simplex: canal no qual a direo de transmisso inalterada. Ou seja, quase todos os procedimentos de transmisso fluem atravs de um telegrama.

Canal half-duplex: um canal fsico simples no qual a direo pode ser revertida. As mensagens

podem fluir nas duas direes, mas nunca ao mesmo tempo.

Canal full-duplex: permite que mensagens sejam trocadas simultaneamente em ambas as direes. Pode ser visto como dois canais simplex, um canal direto e um canal reverso.

4.3.2 Taxa de Transferncia:

A taxa de transferncia refere-se velocidade com que os dados so enviados atravs de um canal e medido em transies eltricas por segundo. Na norma EIA, ocorre uma transio de sinal por bit e a taxa de transferncia e a taxa de bit (bit rate) so idnticas.

Outro conceito a eficincia do canal de comunicao que definido como o n de bits de informao utilizvel (dados) enviados atravs do canal por segundo. Ele no inclui bits de sincronismo, formatao, e deteco de erro que podem ser adicionados informao antes da mensagem ser transmitida.


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4.3.3 Interfaces Seriais:

Comunicao Serial RS232

TiTiTiTipo de Redepo de Redepo de Redepo de Rede Ponto a ponto DistDistDistDistncia Mncia Mncia Mncia Mximaximaximaxima 15m MMMMxima Taxa de Transmissxima Taxa de Transmissxima Taxa de Transmissxima Taxa de Transmissoooo 20kbps

nvel lgico 0 (+5V +15V) NNNNvel Elvel Elvel Elvel Eltricotricotricotrico nvel lgico 1 (-5V -15V)

ConectoresConectoresConectoresConectores DB25 (por norma) DB9 (usual)

Canal de comunicaCanal de comunicaCanal de comunicaCanal de comunicaoooo full-duplex (podendo ser utilizado como um canal

half-duplex)

Figura - Tabela de especificaes da Comunicao Serial RS232

Comunicao Serial RS485

Tipo de RedeTipo de RedeTipo de RedeTipo de Rede multi-ponto (at 32 transmissores ou receptores)

DistDistDistDistncia Mncia Mncia Mncia Mximaximaximaxima 1200m MMMMxima Taxa de Transmissxima Taxa de Transmissxima Taxa de Transmissxima Taxa de Transmissoooo 10 Mbps ConectoConectoConectoConectoresresresres no definido Canal de comunicaCanal de comunicaCanal de comunicaCanal de comunicaoooo half-duplex

Figura - Tabela de especificaes da Comunicao Serial RS485


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4.3.4 Protocolos de Comunicao:

Protocolo de comunicao um conjunto de regras que definem a forma como os dispositivos devem se comunicar. Existem protocolos que definem desde as caractersticas fsicas de interligaes entre dispositivos, at como deve ocorrer o gerenciamento das mensagens.

Nvel de Planta: no nvel da planta temos a superviso e gerenciamento de todo processo que normalmente ocorre atravs de um software supervisrio. De uma forma resumida, as aes associadas a este nvel so:

Superviso; Comando; Planejamento; Banco de Dados. Podemos citar como exemplo deste nvel as redes: Profinet, Ethernet/IP e Fieldbus Foundation HSE.

Nvel de Controle: este nvel permite o controle sobre as aes do nvel de campo em funo das definies e comandos dados pelo nvel da planta. De uma forma resumida, as aes associadas a este nvel so:

Controle em tempo real; Segurana; Interfaceamento; Podemos citar como exemplo deste nvel as redes Profibus FMS, Modbus, e etc.

Nvel de Campo: As redes que fazem parte deste nvel constituem a base na hierarquia da comunicao industrial. Atravs deste nvel torna-se possvel a aquisio e atuao direta dos dados de cho de fbrica como valor de presso, status de um motor, ligamento e desligamento de uma vlvula, etc. De uma forma resumida, as aes associadas a este nvel so:

Aquisio das variveis; Atuao sobre equipamentos. Podemos citar como exemplo deste nvel as redes Profibus DP e PA, AS-Interface, Interbus, Devicenet, Fieldbus Foundation H1.

Figura 21 - Nveis de Rede


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4.3.5 Caractersticas dos Protocolos: Abaixo esto relacionadas as principais diferenas entre os protocolos existentes:

Figura 23 - Tabela de diferenas entre diversos protocolos de comunicao

Caractersticas APR03M Profibus DP Devicenet Ethernet Modbus

Desenvolvedor Atos Profibus ODVA ODVA Modicon Velocidade 2 Mbit/s 12 Mbit/s 500 kbit/s 100 Mbit/s 19,2 kbit/s Modo de Comunicao Produtor

Consumidor Origem Destino

Produtor Consumidor

Servidor Cliente

Origem Destino

1200m (RS-485) e

1900m (10 Km com

500 m (125kb)

100m 1200m

Distncia mxima 4 km (fibra ptica)

repetidor)

N. De ns sem repetidores 32 32 62 400 por segmento

02 (RS-232) 10 (RS-422) 32 (RS-485)

Gerenciamento da rede

Multi-mestre

Multi- mestre

Mestre- escravo

Multi-mestre NA: Coliso

CSMA CD

Mestre-escravo

Especificao do cabo

Par tranado

Par tranado

4 fios

Coaxial ou 4 fios

tranados

RS-232 RS-485 RS-422

Configurao dos dispositivos via rede

Sim No No Sim Manual Ferramentas de gerenciamento Sim Sim Sim No No Permite coliso Sim No Sim Sim No Permite comunicao por eventos

Sim No Sim Sim No Auto-configurao bsica Sim No No No No Integrao com outras redes Sim Sim Sim No Sim Quantidade de dispositivos compatveis no mercado

Baixo Alto Alto Baixo Alto

"Troca a quente" Sim Sim Sim Sim No


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4.4 CONCEITOS DE SOFTWARE

4.4.1 Sistemas Numricos:

Sistema numrico posicional o nome dado a propriedade de um nmero variar o seu valor dependendo da posio em que ocupa dentro de uma ordem de valores. Como exemplo, podemos considerar o nmero 101. O nmero 1 no representa 1, mas sua posio representa 100 e diferente do ltimo 1 que representa apenas 1 unidade. Assim podemos considerar que no sistema decimal o valor de cada smbolo depende de sua posio. Ainda que aparentemente isto parea trivial, ver-se- que este conceito de extrema importancia em outros sistemas numricos posicionais. A base de um sistema numrico a quantidade de algarismos utilizados para sua representao.

Em nossa atual sociedade a base mais utilizada a base 10 (decimal) onde contamos com 10 algarismos para representao numrica - 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Porm existem outras bases de numerao como a base 12, base 60, base 2 (binria) e base 16 (hexadecimal). Temos que uma base b possuir b algarismos, variando entre 0 e (b-1).


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4.4.1.1 Sistema Numrico Binrio:

O sistema binrio um sistema de numerao posicional em que todas as quantidades se representam utilizando como base o nmero dois, com o que se dispe das cifras: zero e um (0 e 1).

Os computadores digitais trabalham internamente com dois nveis de tenso, pelo que o seu sistema de numerao natural o sistema binrio (aceso, apagado). Com efeito, num sistema simples como este possvel simplificar o clculo, com o auxlio da lgica booleana. Em computao, chama-se um dgito binrio (0 ou 1) de bit, que vem do ingls Binary Digit. Um agrupamento de 8 bits corresponde a um byte (Binary Term). Um agrupamento de 4 bits chamado de nibble.

O sistema binrio base para a lgebra booleana (de George Boole - matemtico ingls), que permite fazer operaes lgicas e aritmticas usando-se apenas dois dgitos ou dois estados (sim e no, falso e verdadeiro, tudo ou nada, 1 ou 0, ligado e desligado). Toda eletrnica digital e computao est baseada nesse sistema binrio e na lgica de Boole, que permite representar por circuitos eletrnicos digitais (portas lgicas) os nmeros, caracteres, realizar operaes lgicas e aritmticas. Os programas de computadores so codificados sob forma binria e armazenados nas mdias (memrias, discos, etc) sob esse formato.

Dado um nmero N, binrio, para express-lo em decimal, deve-se escrever cada nmero que o compe (bit), multiplicado pela base do sistema (base = 2), elevado posio que ocupa. Uma posio esquerda da vrgula representa uma potncia positiva e direita uma potncia negativa. A soma de cada multiplicao de cada dgito binrio pelo valor das potncias resulta no nmero real representado. Exemplo:

1011 (binrio)

1 23 + 0 22 + 1 21 + 1 20 = 11

Portanto, 1011 11 em decimal.

4.4.1.2 Sistema Numrico Octal:

Sistema Octal um sistema de numerao cuja base 8, ou seja, utiliza 8 smbolos para a representao de quantidade. No ocidente, estes smbolos so os algarismos arbicos: 0 1 2 3 4 5 6 7

O octal foi muito utilizado em informtica como uma alternativa mais compacta ao binrio na programao em linguagem de mquina. Hoje, o sistema hexadecimal mais utilizado como alternativa ao binrio.

Este sistema tambm um sistema posicional e a posio de seus algarismos determinada em relao vrgula decimal. Caso isso no ocorra, supe-se implicitamente colocada direita do nmero. A aritmtica desse sistema semelhante a dos sistemas decimal e binrio, o motivo pelo qual no ser apresentada.

Exemplo: Qual o nmero decimal representado pelo nmero octal 4701 ?

Utilizar o TFN. 4 x 8 + 7 x 8 + 0 x 8 + 1 x 8 = = 2048 + 448 + 0 + 1 = 2497


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4.4.1.3 Sistema Numrico Decimal:

O sistema decimal um sistema de numerao de posio que utiliza a base dez.

Baseia-se em uma numerao de posio, onde os dez algarismos indo-arbicos : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 servem a contar unidades, dezenas, centenas, etc. da direita para a esquerda. Contrariamente numerao romana, o algarismo rabe tem um valor diferente segundo sua posio no nmero: assim, em 111, o primeiro algarismo significa 100, o segundo algarismo 10 e o terceiro 1, enquanto que em VIII (oito em numerao romana) os trs I significam todos 1.

Assim:

No sistema decimal o smbolo 0 (zero) posicionado esquerda do nmero escrito no altera seu valor representativo. Assim: 1; 01; 001 ou 0001 representam a mesma grandeza, neste caso a unidade. O smbolo zero posto direita implica multiplicar a grandeza pela base, ou seja, por 10 (dez).

4.4.1.4 Sistema Numrico Hexadecimal:

O sistema hexadecimal um sistema de numerao posicional que representa os nmeros em base 16, portanto empregando 16 smbolos;

Est vinculado informtica, pois os computadores costumam utilizar o byte ou octeto como unidade bsica de memria; e, devido a um byte representar 28 = 256 valores possveis, e isto poder representar-se como

o que, segundo o teorema geral da numerao posicional, equivale ao nmero em base 16 10016, dois dgitos hexadecimais correspondem exactamente permitem representar a mesma linha de inteiros a um byte.

Isto f-lo muito til para a visualizao de vertidos de memria j que permite saber de jeito singelo o valor de cada byte da memria.

Devido ao sistema decimal geralmente usado para a numerao apenas dispor de dez smbolos, deve-se incluir seis letras adicionais para completar o sistema. O conjunto de smbolos fica, portanto, assim:

Ter-se- de notar que A16 = 1010, B16 = 1110 e assim sucessivamente. Tambm so usadas variedades com letras minsculas em vez de maisculas.


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4.4.1.5 Resumo:

Desde que o ser humano necessitou contabilizar os objetos de seu cotidiano e realizar operaes sobre os valores obtidos, ele desenvolveu sistemas numricos diversos. Entre os diversos sistemas desenvolvidos em todas as pocas, o mais proeminente em nossa sociedade moderna o sistema decimal, ou seja, o sistema formado por digtos entre 0 e 9, contabilizados de 10 em 10, e cuja combinao pode constituir todos os nmeros possveis. Porm existem outros sistemas numricos, utilizados para diversos fins.

Sistema numrico posicional o nome dado a um sistema onde os nmeros tem a propriedade variar o seu valor dependendo da posio em que ocupa dentro de uma ordem de valores. Como exemplo, podemos considerar o nmero 101. O nmero 1 no representa 1, mas sua posio representa 100 e diferente do ltimo 1 que representa apenas 1 unidade.

A base de um sistema numrico a quantidade de algarismos utilizados para sua representao. Em nossa atual sociedade a base mais utilizada a base 10 (decimal) onde contamos com 10 algarismos para representao numrica - 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Porm existem outras bases de numerao como a base 12, base 60, base 2 (binria) e base 16 (hexadecimal).

O sistema binrio um sistema de numerao posicional em que todas as quantidades se representam utilizando como base o nmero dois, com o que se dispe das cifras: zero e um (0 e 1). Sistema Octal um sistema de numerao cuja base 8, ou seja, utiliza 8 smbolos para a representao de quantidade. No ocidente, estes smbolos so os algarismos arbicos: 0 1 2 3 4 5 6 7


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4.4.2 Conceitos Lgicos: Sistema de numerao o conjunto de smbolos utilizados para representao de quantidades e as

regras que definem a forma de representao. Um sistema de numerao determinado fundamentalmente pela base (nmero de smbolos utilizados). A base o coeficiente que determina qual o valor de cada smbolo de acordo com a sua posio. Muitos sistemas modernos de computao no representam valores numricos usando o sistema decimal. Em vez disso, eles simplesmente usam o binrio ou o sistema de numerao de complemento de dois. Para entender as limitaes da aritmtica do computador, voc deve entender como os computadores representam os nmeros. Voc j deve ter utilizado o sistema decimal (base 10) por tanto tempo que provavelmente o acha muito natural. Quando voc v um nmero como "123", voc no pensa sobre o valor 123; ao contrrio, voc gera uma imagem mental de quantos itens este valor representa. Na realidade, contudo, o nmero 123 representa:

1 Centena + 2 Dezenas + 3 Unidades => 100 + 20 + 3 => Formando assim: 123 em decimal;

Cada dgito aparecendo esquerda do ponto decimal (ou da virgular, conforme a preferncia) representa um valor entre 0 e 9 que multiplica uma potncia positiva de base dez.

4.4.2.1 Bit: Bit (simplificao para dgito binrio, "BInary digiT" em ingls) a menor unidade de informao

que pode ser armazenada ou transmitida. Usada na Computao e na Teoria da Informao. Um bit pode assumir somente 2 valores, por exemplo: 0 ou 1, verdadeiro ou falso.

Embora os computadores tenham instrues (ou comandos) que possam testar e manipular bits, geralmente so idealizados para armazenar instrues em mltiplos de bits, chamados bytes. No princpio, byte tinha tamanho varivel mas atualmente tem oito bits. Bytes de oito bits tambm so chamados de octetos. Existem tambm termos para referir-se a mltiplos de bits usando padres prefixados, como kilobit (kb), megabit (Mb) e gigabit (Gb). De notar que a notao para bit utiliza um "b" minsculo, em oposio notao para byte que utiliza um "B" maisculo (kB, MB, GB).

Fisicamente, o valor de um bit , de uma maneira geral, armazenado como uma carga eltrica acima ou abaixo de um nvel padro em um nico capacitor dentro de um dispositivo de memria. Mas, bits podem ser representados fisicamente por vrios meios. Os meios e tcnicas comumente usados so: Pela eletricidade, como j citado, por via da luz (em fibras pticas, ou em leitores e gravadores de discos pticos por exemplo), por via de ondas eletromagnticas (rede wireless), ou tambm, por via de polarizao magntica (discos rgidos).

Bits

Exemplo: Podemos atribuir a cada entrada ou sada digital do CLP, os valores correspondentes ao sistema binrio (0 => bit desligado) ou (1 => bit ligado), associando o estado lgico de cada ponto ao valor contido ou armazenado em um bit especfico.


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4.4.2.2 Nibble:

Nibble - Sucesso de quatro cifras binrias (bits)[1].

Um nibble um conjunto de quatro bits. No seria um tipo de dado muito interessante no fosse a existncia de dois itens especiais: nmeros BCD (binary coded decimal) e nmeros hexadecimais. Um dgito BCD ou um dgito hexadecimal precisam exatamente de quatro bits para serem representado. Com um nibble podemos representar at 16 valores distintos. No caso dos nmeros hexadecimais, cada um dos valores 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E e F representado por quatro bits. Quaisquer 16 valores distintos podem ser representados por um nibble, mas os mais importantes e conhecidos so os dgitos BCD e hexadecimais. O bit 0 o bit de ordem baixa (O.B.) ou menos significativo e o bit 7 o bit de ordem alta (O.A.) ou mais significativo. Os outros bits so referenciados pelos seus nmeros. Observe que um byte possui dois nibbles.

Nibbles

O nibble com os bits de 0 a 3 o nibble de ordem baixa (O.B.) ou menos significativo e o nibble com os bits de 4 a 7 o nibble de ordem alta (O.A.) ou mais significativo. Como o byte possui dois nibbles e cada nibble corresponde a um dgito hexadecimal, valores byte so expressos atravs de dois dgitos hexadecimais.

A sua importncia deve-se ao fato que 4 o nmero mnimo de dgitos binrios necessrios para representar uma cifra decimal. Os nibbles so, portanto, a base do sistema de codificao BCD, que representam nmeros decimais como sucesses de nibbles que representam as cifras destes. Por exemplo, tendo a seguinte correspondncia entre as dez cifras decimais e suas correspondentes representaes binrias, conforme tabela:

0000 =" 0

0001 =" 1

0010 =" 2

0011 =" 3

0100 =" 4

0101 =" 5

0110 =" 6

0111 =" 7

1000 =" 8

1001 =" 9


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4.4.2.3 Byte:

Um byte, baite[1] ou octeto de bits, um dos tipos de dados integrais em computao. usado com frequncia para especificar o tamanho ou quantidade da memria ou da capacidade de armazenamento de um certo dispositivo, independentemente do tipo de dados armazenados.

A codificao padronizada de byte foi

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