Contadores rápidos
Rui Marques/2013
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Contadores rápidos
 Os autómatos são equipados com microprocessadores cujo
o tempo de execução do varrimento de leitura pode ser
mais lento que o tempo em que os sinais de entrada estão
ativos. O exemplo mais comum é quando se utiliza
encoderes.
 São objetivos deste módulo conhecer os diferentes tipos
de contadores:






Contador de uma fase.
Contador de duas fases.
Contador up/down.
Conhecer a estrutura dos contadores, CTU e CTD.
Conhecer a estrutura do contador, CTUD.
Realizar uma automação com contadores.
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Encoder
 Os Codificadores Óticos ou Encoders são
equipamentos eletromecânicos, utilizados para
conversão de movimentos rotativos ou deslocamentos
lineares em impulsos elétricos de onda quadrada.
 São constituídos por um LED (light-emitting diode), um
recetor fotossensível e um disco fisicamente ligado pelo
eixo à máquina controlada.
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Encoder
 Aplicações
 podem ser utilizados em conjunto com contadores,
tacómetros, microcontroladores, controladores lógicos
programáveis ou conversores frequência – tensão.
 Fornecem medidas e controles precisos em







comprimentos,
velocidades de rotação,
velocidades lineares,
posicionamento angulares,
volumes ou vazões de produtos líquidos,
robótica
outras aplicações em processos diversos.
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Encoder
 Aplicações
 Controlo de fluxo
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Encoder
 Aplicações
 Medição de comprimentos
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Encoder
 Aplicações
 Controlo de velocidade
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Encoder
 Tensão de saída do encoder
 Principais níveis de tensão usados na indústria :


5V DC TTL para conexão à circuitos do tipo TTL
(microcontroladores ou computadores).
10-30V DC para aplicação em circuitos com controlo (PLC).
 Frequência máxima de funcionamento
 É a frequência acima da qual o sinal de saída já não
apresenta uma forma de onda que possa ser processada
corretamente.
 Em geral esta frequência fica em torno de 300 kHz.
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Encoder
 Tipos de encoders:
 Encoder Absoluto - gera um código binário para cada
unidade de deslocamento.

Não requer a transposição de marcas de referência para obter a posição
atual. O encoder transmite o valor absoluto através do interface.
 Encoder Incremental - gera um impulso para cada
unidade de deslocamento.


A posição atual é determinada partindo de um zero e contando os passos
de medida, ou subdividindo e contando períodos de sinal.
Alguns encoders incrementais têm marcas de referência, que devem ser
transpostas após ligar o aparelho para restabelecer o zero. Este processo é
especialmente simples e rápido com marcas de referência codificadas.
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Encoder absoluto
 Encoder absoluto
 Os encoders absolutos produzem uma palavra digital
diferente para cada uma das N posições distintas do eixo.
 O código produzido por um codificador rotativo
absoluto pode ser binário ou código de Gray.
 O código Gray tem a
particularidade de só mudar um bit
em cada contagem consecutiva.
 O código Gray não produz
contagens intermédias erradas se
um dos canais (bits) for mais lento
ou mais rápido a mudar de estado.
Disco programado em código Gray
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Encoder absoluto
 Vantagens dos codificadores absolutos sobre os
codificadores incrementais:
 São tolerantes às falhas de alimentação.


Na reinicialização após uma falha, o codificador fornece o
dado exato correspondente à posição angular do objeto móvel,
que pode ser imediatamente utilizado pelo processador.
Os codificadores incrementais, por outro lado, têm que ser
inicializados antes de os sinais poderem ser utilizados.
 São insensíveis às interferências na linha.

As interferências podem modificar o código produzido por um
codificador absoluto, mas esse código é autocorretivo assim
que a interferência desaparece.
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Encoder incremental
 Encoder incremental
 Gera um certo número de impulsos por rotação.
 Um impulso representa a medida da distância básica
percorrida (angular ou linear).
 Como gera apenas uma sequência de impulsos, não
consegue sozinho informar a posição, sendo necessário
tratar o sinal.
 Utiliza-se um contador rápido do autómato para, através
de cálculos, se determinar a posição.
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Encoder incremental
 A posição deve ser calculada pelo sistema através da
soma ou subtração dos impulsos recebidos pelo
encoder, determinando a distância percorrida.
 Para facilitar esta função o encoder pode possuir saídas
auxiliares:
 permitem ao sistema de controlo detetar se o encoder esta a girar no
sentido horário ou anti-horário;
 indica a posição zero graus do encoder.
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Encoder incremental
 Estas saídas auxiliares são chamadas de:
 Fase “A” para gerar o impulso em quadradura;
 Fase “B” para gerar o impulso complementar de 90º em relação ao
sinal “A”.
 Index 0 (fase “Z”) para indicar a posição zero.
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Contadores rápidos
 Os encoders podem gerar impulsos de elevada




frequência.
O encoder E6B2 – CWZ5 da Omron gera 500 impulsos
por volta e pode dar 100 voltas por segundo, resultando
50 x 100 = 50 000 impulsos por segundo.
Para não perder nenhum destes impulsos deve ser
usado um contador rápido.
Os autómatos dispõem de contadores rápidos com
entradas específicas para o efeito.
Para poderem efetuar contagens crescentes e
decrescentes, os contadores rápidos podem funcionar
em vários modos.
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Contadores rápidos
 Contagem em modo de fase diferencial.
 A contagem é incrementada ou decrementada de acordo
com o os sinais de fase:
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Contadores rápidos
 Contagem em modo Impulso + Direção
 Este modo usa os impulsos e um sinal de direção.
 A contagem é incrementada ou decrementada de acordo
com o estado (ON ou OFF) do sinal de direção.
A contagem é
incrementada quando o
sinal de direção está ON
e decrementado quando
está OFF.
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Contadores rápidos
 Contagem em modo Up/Down
 Este modo usa dois sinais, um para incrementar e outro
para decrementar.
A contagem é
incrementada para cada
flanco ascendente do
impulso de incrementação
e decrementada para cada
flanco ascendente do
impulso de decrementação.
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Contadores rápidos
 Contagem em modo incremento
 Este modo usa apenas um sinal de entrada. Só pode
incrementar a contagem.
Só são contados os flancos
ascendentes dos impulsos.
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Contadores rápidos
 Modos de contagem
 Modo linear



Os impulsos podem ser contados entre limites mínimo e
máximo.
Se a contagem de impulsos é inferior ao limite mínimo
ocorrerá a situação de underflow e a contagem pára.
Se a contagem de impulsos é superior ao limite máximo
ocorrerá a situação de overflow e a contagem pára.
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Contadores rápidos
 Modos de contagem
 Modo linear

Os diagramas que se seguem mostram os valores limite
mínimo e máximo para contadores no modo incremento e
up/down.
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Contadores rápidos
 Modos de contagem
 Modo circular
 Os impulsos são contados de modo recorrente dentro de limites
estabelecidos:
 Se a contagem é incrementada para além do limite máximo
automaticamente é reposta a zero e a incrementação continua.
 Se a contagem é decrementada para aquém do limite mínimo
automaticamente é fixada no limite máximo e a decrementação
continua.
 Em consequência underflows e overflows não ocorrem na contagem
circular.
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Contadores rápidos
 Modo circular
 Máxima contagem circular


O valor máximo no modo de contagem circular pode ser
estabelecido no Setup do autómato.
Os valores possíveis vão de 0000 0001 até FFFF FFFFh
 Restrições


Não há valores negativos em contagens circulares.
Se for estabelecido o zero como máxima contagem circular, o
contador funcionará com a máxima contagem FFFF FFFFh.
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Contadores rápidos
 Métodos de Reset
 Reset pelo sinal da fase Z + software
 O valor presente (PV) do contador de alta velocidade é colocado a
zero quando o sinal da fase Z (entrada de Reset) vai de OFF para ON.
 O CPU só reconhece o estado ON do bit de Reset do contador de alta
velocidade no início do ciclo do autómato.
 Consequentemente, quando o bit de Reset vai a ON no diagrama de
contactos, o sinal de fase Z não se torna efetivo antes do próximo
ciclo do autómato.
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Contadores rápidos
 Métodos de Reset
 Reset por software
 O valor presente (PV) do contador de alta velocidade é
colocado a zero quando o correspondente bit de Reset vai de
OFF a ON.
 O CPU só reconhece a transição de OFF para ON do contador
de alta velocidade apenas no início do ciclo do autómato.
 O processamento do Reset é executado ao mesmo tempo.
 A transição OFF para ON não será reconhecida se o bit de
Reset for a OFF novamente no mesmo ciclo.
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Contadores rápidos
 Procedimentos para implementar um contador rápido
no autómato CP1L da Omron.
 Selecionar o contador de alta velocidade 0 a 3.
 Selecionar
 o método de entrada de impulsos.
 o método de Reset.
 a gama de contagem.
 Selecionar o tipo de interrupção (se houver algum).
 Fazer a ligação das entradas.
 Fazer as configurações do Setup.
 Elaborar o Diagrama de Contactos.
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Contadores rápidos
 Arranjo dos terminais das entradas para o
autómato CP1L-M30DR-A
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Contadores rápidos
 Área auxiliar de dados
Função
Número do contador de alta
velocidade
0
1
2
3
Armazenamento do
valor presente (PV)
4 Dígitos da esquerda
A271
A273
A317
A319
4 Dígitos da direita
A270
A272
A316
A318
Flags
Overflow/Underflow
ON quando a situação
ocorre. Usado apenas no
modo de contagem Linear
A274.09
A275.09
A320.09
A321.09
Direção de contagem
0: Decrementa
1: Incrementa
A274.10
A275.10
A320.10
A321.10
Bit de Reset
Usado para o reset por
software do PV
A531.00
Bit de Gate
Quando ON o PV não é
alterado mesmo que o
contador receba impulsos
A531.08
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Contadores rápidos
 Instruções associadas aos contadores
 PRV(881)


Lê o valor presente da contagem
Fornece indicações do estado do contador



Port specifier:
 0010 hex – contador 0
 0011 hex – contador 1
Contro data:
0000 hex – leitura do valor presente, PV
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Contadores rápidos
 Instruções associadas aos contadores
 Instruções de comparação
= <>
<
<=
>
>=
 Comparam dois valores e criam uma condição de execução
ON quando a comparação é verdadeira.
 Comportam-se como contactos e podem ser associados com
outros contactos.
Valores em
hexadecimal
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Contadores rápidos
 Exemplo de aplicação.
 Enrolar um determinado comprimento de papel.


O comprimento pretendido corresponde a 400 voltas
O encoder utilizado gera 500 impulsos por volta.
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Contadores rápidos
 Resolução.
 Selecionar o contador de alta velocidade

Será usado o contador 0.
 Selecionar

o método de entrada de impulsos.


o método de Reset.


Será usado o método da fase diferencial (fases A e B)
Será usada o Reset por software.
a gama de contagem.

Não será considerada.
 Selecionar o tipo de interrupção (se houver algum).

Não serão usadas interrupções
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Contadores rápidos
 Resolução.
 Ligações das entradas
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Contadores rápidos
 Resolução.
 Fazer as configurações do Setup.

Em PLC Settings, separador Built-in Input
Item
configuração
Use high speed counter 0 to 3
0
Counting mode
Linear mode
Circular Max. Count

Reset method
Software reset
Input Setting
Differential phase input
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Contadores rápidos
 Resolução.
 Elaborar o Diagrama de Contactos.
Reset do
contador
0003 0D40 (Hex) =
200 000 impulsos
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