Robótica
12ª aula - Autómatos
programáveis
09-08-2000
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Robótica
Tecnologias de automatização
Tecnologia dos
automatismos
Tecnologia
cablada
Pneumática
Tecnologia
programada
Fluídica
Microprocessador
Eléctrica
Relés
Minicomputadores
Autómato
programável
Electrónica
(estática)
12. 2.
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Robótica
Definições de autómato
DIN 19237
Equipamento electrónico programável por técnicos de
instrumentação industrial (pessoal não informático) destinado a
controlar, em tempo real e em ambiente industrial, máquinas ou
processos sequenciais.
NEMA (National Electric Manufacturer’s Association - USA
Aparelho electrónico digital que utiliza memória programável
para armazenar instruções e para implementar funções
específicas tais como, operações lógicas, sequenciais,
temporizadas e aritméticas para controlo de máquinas e
processos.
12. 3.
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Robótica
Vantagens e desvantagens
■Vantagens
■Desvantagens
Flexibilidade
Tecnologia
Expansibilidade
Ambiente
Baixo custo
Preço
Simulação
Observação
Velocidade
Facilidade de programação
Fiabilidade
Segurança
12. 4.
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Documentação
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Robótica
Tipos de autómatos
■Estrutura de construção
Compactos
Modulares
■Gamas
Baixa
Média
Alta
■Constituição
Processador central
Fonte de alimentação
Entradas (lógicas contínuas e alternadas, analógicas)
Saídas (lógicas e analógicas).
12. 5.
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Robótica
Modo de funcionamento
■Ciclo de execução do Autómato programável
Início
Entradas
Tabela
imagem das
entradas
Sensores
Leitura
Tabela
imagem das
saídas
1ª instrução
2ª instrução
-
Actualiza
Saídas
Actuadores
FIM
Actualização
12. 6.
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Novo ciclo
Funcionamento sequencial
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Robótica
Métodos de programação
■Programação linear
Entrada
Executam-se as instruções umas
após as outras.
Programa
Salto
Após a última instrução,
executa-se de novo a primeira e
começa o ciclo seguinte.
Salto
12. 7.
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Robótica
Processador central
■Programação estruturada
Entrada
Sub
rotina
Bloco
Bloco
principal
Sub
rotina
12. 8.
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Robótica
Módulos e blocos
Módulo de arranque (MA)
Módulo de programa (MP)
Módulo de controlo de alarme (MCA)
Módulo funcional (MF)
Módulo de organização (MO)
Bloco de dados (BD)
Possibilidades de chamada de módulos por outros módulos
Bloco de
chamada
12. 9.
Ao ligar
MA
MCA
MO
MP
MF
BD
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Bloco chamado
MA
X
MCA
X
MO
X
MP
MF
BD
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
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Robótica
Módulos especiais
Contadores

módulos dedicados

Temporizadores
Comparadores analógicos
Simuladores
módulos inteligentes
■ Módulos dedicados
■Executam uma dada função específica, em termos de processamento
da informação recebida via hardware
■actuam directamente sobre o processo sob controlo
■obtêm-se actuações mais rápidas do que seria possível via software
■módulos electrónicos controlados pelo processador central
12. 10.
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■recepção e memorização rápida de informações
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Contadores
contagem rápida
• acesso pelo processador central do
AP
• ritmo até 50 kHz
comparação
• impulsos até 1 kHz
• contagem memorizada
temporariamente
• operações de leitura, anulamento
(reset) e paragem da contagem
• operações de leitura, escrita (set) e
anulamento (reset)
• escrita (set) efectuada externamente,
contagem decrescente
• reset automático ao ligar
• início da contagem (enable) pelo AP
12. 11.
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• indicação do zero ao processador
central
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Temporizadores
• contém dois ou mais temporizadores ajustáveis
• é um contador decrementado por impulsos sincronizados
• tempo determinado por potenciómetro (resistência variável)
• arranque e reset efectuado pelo AP
• indicação de zero ao processador central do AP
12. 12.
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Comparadores analógicos
• potenciómetro (resistência variável) de ajuste do limite da variável a
comparar
• escolha do tipo de entrada a utilizar (tensão ou corrente)
• contém de 2 a 8 canais
• baseado em amplificadores operacionais (electrónica analógica)
• gama de valores dependentes da entrada: tensão (0,1 a 10 V) ou corrente
(0,5 a 20 mA)
• inequações de conversão: entrada<valor de comparação (0) e
entrada*valor de comparação (1)
12. 13. • erro inferior a 10%, dependendo da qualidade, do preço e do fabricante
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Robótica
■ Módulos inteligentes
■ módulos de entrada/saída com processador próprio
■ processamento limitado a uma função específica
■ acção imediata sobre o processo sem esperar pelo processador central
■ executam trabalhos especializados
12. 14.
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Robótica
Vantagens e inconvenientes
• independência em relação ao processador central
• capacidade de processamento paralelo
• diminuição no tempo de resposta sobre o processo
• necessária a existência de um programa que permita ao
processador incorporado a execução da tarefa específica do
módulo
• as entrada e saídas destes módulos podem ser acedidas pelo
processador central do AP
12. 15.
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Linguagens
■Lista de instruções (STL - Statement List)
Constituída por mnemónicas das operações lógicas a
implementar
■Lógica de contactos (LAD - Ladder Diagram)
Constituída por um sistema gráfico que permite
verificar a passagem da corrente eléctrica pelos
diferentes contactos (sensores) que devem estar numa
determinada posição para fazer actuar uma dada saída
(actuador)
■Blocos funcionais (CSF - Control System Flow-Chart)
Constituída por uma simbologia gráfica semelhante
aos esquemas electrónicos
12. 16.
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Estrutura das instruções
Instrução
Operação
Identificador
Tabela
12. 17.
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Formato
Operador
Parâmetro
Palavra
Elemento
Mutuamente exclusivos
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Instruções básicas
Lista de
instruções
Lógica de
contactos
Blocos
funcionais
LOAD IB 2
LOADNOT M 3.7
AND I 0.0
AND I 3.5
ANDNOT I 0.4
OR C 5
12. 18.
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Lista de
instruções
Lógica de
contactos
Blocos
funcionais
Não existente
Não existente
ORNOT T 10
AND(
AND O 2.5
OR I 3.0
)
OR(
AND O 2.5
OR I 3.0
)
)
SET O 0.4
12. 19.
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Lista de
instruções
Lógica de
contactos
Blocos
funcionais
Não existente
Não existente
RESET M 2.4
= O 2.4
FIM
NOP
Obs.: ANDNOT e ORNOT correspondem a que funções lógicas?
12. 20.
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Instruções especiais
Instrução
LOAD [formato] variável,[acumulador]
TRANSFER [formato] [acumulador] ,variável
EXCHANGE do_acumulador, para_acumulador
Rxx [formato] [acumulador]
Obs.:
LOAD B OB3,A
TRANSFER W B,M7
EXCHANGE A,B
Rxx W A
Rotação à direita (ROD)
Rotação à direita com carry (RCD)
Rotação à esquerda (ROE)
Rotação à esquerda com carry (RCE)
Dxx [formato] [acumulador]
Dxx W B
Deslocamento lógico à direita (DLD)
Deslocamento lógico à esquerda (DLE)
Deslocamento aritmético à direita (DAD)
12. 21.
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Instrução
Exemplo
XPx [acumulador]
xPx A
Binário para decimal (BPD)
Decimal para binário (DPB)
CONTADORES
IC (transição)
R (condição de reset)
S (condição de set)
R C6
AND I 0.3
ANDNOT T5
IC C6
R T7
AND I 0.3
ANDNOT T5
LOAD K.m
IT T7
LOAD C6
LOAD C8
C6>c8
= O 0.2
TEMPORIZADORES
IT (transição)
R (condição de reset)
COMPARADORES
>
<
>=
<=
<>
=
*
*
flags
0
1
12. 22.
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negative
0
>
>=
<>
<
<=
<>
1
=
>=
<=
não
possível
zero
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Robótica
Instrução
Exemplo
OPERAÇÕES ARITMÉTICAS
OP
LOAD I 7.12
LOAD I 7.12
OP
TRANSFER W B,M7
SALTOS
SS [cond]
CHAMADA A BLOCOS
CBS [cond]
FIM DE BLOCO
FBS [cond]
ALARME DE EMERGÊNCIA
AF
**
**
**
**
AF
[cond]=
omissão
R
Z
N
O
C
flag
independente
RES
zero
negative
overflow
carry
12. 23.
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Bibliografia


Folhas das Cadeiras de Automação Industrial:
Mestrado em Engenharia Mecânica - IST (1995/96)
Rui Loureiro
Licenciatura em Engenharia Mecânica - IST (1990)
Caldas Pinto
Introdução aos Autómatos Programáveis
IST (Março 1990)
Rui Loureiro
12. 24.
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