clp - senai

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Escola SENAI Prof. Dr. Euryclides de Jesus ZerbiniCampinas S.P.

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ControladoresProgramveis

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Controladores Programveis

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Sumrio

Controladores Programveis 5

Estrutura Bsica 9

Princpio de Funcionamento do CP 21

Programao 25

Anexos

Sistemas Automticos de Controle 31

Computadores 45

Memrias 51

Microprocessador 57

Lgica Digital 61

Referncias Bibliogrficas 79

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Controladores programveis

Informaes gerais

O primeiro CP surgiu na indstria automobilstica, at ento um usurio em potencialdos rels eletromagnticos utilizados para controlar operaes seqenciadas erepetitivas numa linha de montagem. A primeira gerao de CPs utilizoucomponentes discretos, como transistores e Circuitos Integrados (CIs) com baixaescala de integrao.

Este equipamento foi batizado nos Estados Unidos como PLC (Programable LogicControl ), em portugus CLP (Controlador Lgico Programvel ) e este termo

registrado pela Allen Bradley (fabricante de CPs). Por esta razo usaremos o termoCP, Controlador Programvel.

Definio segundo a ABNT

um equipamento eletrnico digital com hardware e software compatveis comaplicaes industriais.

Definio segundo a NEMA

Aparelho eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para armazenamentointerno de instrues para implementaes especficas, como lgica,seqenciamento, temporizao, contagem e aritmtica, para controlar, atravs demdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou processos.

Caractersticas

Basicamente, um controlador programvel apresenta as seguintes caractersticas: hardware e/ou dispositivo de controle de fcil e rpida programao oureprogramao, com a mnima interrupo da produo;

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O que no seu surgimento era executado com componentes discretos, hoje se utilizade microprocessadores e microcontroladores de ltima gerao, usando tcnicas deprocessamento paralelo, inteligncia artificial, redes de comunicao, fieldbus, etc.

At recentemente no havia nenhuma padronizao entre fabricantes, apesar damaioria utilizar as mesmas normas construtivas. Porm, pelo menos no nvel desoftware aplicativo, os controladores programveis podem se tornar compatveis coma adoo da norma IEC 1131-3, que prev a padronizao da linguagem deprogramao e sua portabilidade.

Outra novidade que est sendo incorporada pelos controladores programveis ofieldbus (barramento de campo), que surge como uma proposta de padronizao

de sinais em nvel de cho-de-fbrica. Este barramento diminui sensivelmente onmero de condutores usados para interligar os sistemas de controle aos sensorese atuadores, alm de propiciar a distribuio da inteligncia por todo o processo.

Hoje os CPs oferecem um considervel nmero de benefcios para aplicaesindustriais, que podem resultar em economia que excede o custo do CP e devem serconsiderados na seleo de um dispositivo de controle industrial.

Vantagens As vantagens da utilizao dos CP's, comparados a outros dispositivos de controleindustrial, so: menor espao ocupado; menor potncia eltrica requerida; reutilizao; programvel: maior confiabilidade; fcil manuteno; maior flexibilidade; permite interface atravs de rede de comunicao com outros CPs emicrocomputadores; projeto mais rpido.Todos estes aspectos mostram a evoluo de tecnologia, tanto de hardware quantode software, o que permite acesso a um maior nmero de pessoas nos projetos deaplicao de controladores programveis e na sua programao.

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Aplicaes

O controlador programvel automatiza processos industriais, de seqenciamento,intertravamento, controle de processos, batelada, etc. Este equipamento tem seu uso

na rea de automao da manufatura e de processos contnuos.

Praticamente no existem ramos de aplicaes industriais onde no se possa aplicaros CPs. Por exemplo: mquinas industriais (operatrizes, injetoras de plstico, txteis, calados); equipamentos industriais para processos (siderurgia, papel e celulose,petroqumica, qumica, alimentao, minerao, etc); equipamentos para controle de energia (demanda, fator de carga); controle de processos com realizao de sinalizao, intertravamento e controlePID; aquisio de dados de superviso em: fbricas, prdios inteligentes, etc; bancadas de teste automtico de componentes industriais.

Com a tendncia dos CPs terem baixo custo, muita inteligncia, facilidade de uso emassificao das aplicaes, este equipamento pode ser utilizado nos processos enos produtos. Poderemos encontr-lo em produtos eletrodomsticos, eletrnicos,residncias e veculos.

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Estrutura bsica do CP

Estrutura bsica

O controlador programvel tem sua estrutura baseada no hardware de umcomputador, dispondo de uma unidade central de processamento (UCP), interfacesde entrada e sada e memrias.

As principais diferenas em relao a um computador comum esto relacionadas qualidade da fonte de alimentao que possui boas condies de filtragem eestabilizao, interfaces de E/S imune a rudos e invlucro especfico para aplicaesindustriais.

O diagrama de blocos, a seguir, ilustra a estrutura bsica de um controladorprogramvel:

Processador

Fonte de Alimentao Interna

Terminalde

Programao Memria de programa

Memria de dados EntradasSadas

Fonte de Alimentao

Externa

UCP

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Dentre as partes integrantes desta estrutura temos: UCP; Memria; E/S (Entradas e Sadas); Terminal de Programao.

Unidade central de processamento (UCP)

A Unidade Central de Processamento (UCP) responsvel pelo processamentodo programa, isto , coleta os dados dos cartes de entrada, efetua o processamento

segundo o programa do usurio, armazenado na memria, e envia o sinal paraos cartes de sada como resposta ao processamento.

Este processamento poder ter estruturas diferentes para a execuo de umprograma: processamento cclico; processamento por interrupo; processamento comandado por tempo; processamento por evento.

Processamento cclico a forma mais comum de execuo que predomina em todas as UCPs conhecidas.Delas advm o conceito de varredura, ou seja, as instrues de programa, contidasna memria, so lidas uma aps a outra, seqencialmente, do incio ao fim, daretornando ao incio, ciclicamente.

Incio

Fim

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Um dado importante de uma UCP o seu tempo de ciclo, ou seja, o tempo gasto paraa execuo de uma varredura. Este tempo est relacionado com o tamanho doprograma do usurio (em mdia 1ms a cada 1.000 instrues).

Processamento por interrupoCertas ocorrncias no processo controlado no podem, algumas vezes, aguardar ociclo completo de execuo do programa. Neste caso, ao reconhecer uma ocorrnciadeste tipo, a UCP interrompe o ciclo normal de programa e executa outro programachamado rotina de interrupo.

Esta interrupo pode ocorrer a qualquer instante da execuo do ciclo de programa. Ao finalizar esta situao o programa voltar a ser executado do ponto onde ocorreu

a interrupo. Uma interrupo pode ser necessria, por exemplo, numa situao deemergncia.

Incio

FimInterrupo

Ciclo normal de programa

Rotina de interrupo

Processamento comandado por tempoDa mesma forma que determinadas execues no podem ser dependentes do ciclonormal de programa, algumas devem ocorrer com certos intervalos de tempo, asvezes muito curto, na ordem de milisegundos.

Esse tipo de processamento tambm pode ser encarado como um tipo deinterrupo, porm, ocorre com intervalos regulares de tempo dentro do ciclo normalde programa.

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Processamento por eventoTrata-se de processamento em eventos especficos como no retorno de energia, falhana bateria e estouro do tempo de superviso do ciclo da UCP.

Neste ltimo caso temos o chamado Watch Dog Time (WD), que normalmente ocorreao se detectar condio de estouro de tempo de ciclo da UCP, parando oprocessamento numa condio de falha, indicando-a ao operador atravs de sinalvisual e s vezes, sonoro.

Memria

O sistema de memria uma parte de vital importncia no processador de umcontrolador programvel. Armazena todas as instrues e dados necessrios paraexecut-las.

Existem diferentes tipos de sistemas de memria. A escolha de um determinado tipodepende: Tipo de informao armazenada; Forma como a informao ser processada pela UCP.

As informaes armazenadas num sistema de memria so chamadas palavras dememria, formadas sempre com o mesmo nmero de bits.

A capacidade de memria de um CP definida em funo do nmero de palavras dememria, previstas para o sistema.

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Mapa de memria A capacidade de memria de um CP pode ser representada por um mapa, chamadomapa de memria.

8 16 ou 32 bits

25

51

Decimal Octal Hexadecimal

ENDEREO DAS PALAVRAS DE MEMRIA

377 FF

777 1FF

1023 1777 3FF

2047

4095

3777 7FF

7777 FFF

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Armazena resultados e/ou operaes intermedirias, geradas pelo sistema, quandonecessrio. Pode ser considerada como um tipo de rascunho. No pode ser acessadanem alterada pelo usurio.

Memria de Status de E/S - A memria de status dos mdulos de E/S so do tipoRAM. A UCP, aps efetuar a leitura dos estados de todas as entradas, armazenaessas informaes na rea denominada status das entradas ou imagem dasentradas.

Aps o processamento dessas informaes, os resultados sero armazenados narea denominada status das sadas ou imagem das sadas.

Memria de Dados - As memrias de dados so do tipo RAM, e armazenam valoresdo processamento das instrues utilizadas pelo programa do usurio.

Funes de temporizao, contagem, aritmticas e especiais, necessitam de umarea de memria para armazenamento de dados. Estes dados podem ser: Valores pr-selecionados ou acumulados de contagem e temporizao; Resultados ou variveis de operaes aritmticas; Resultados ou dados diversificados a serem utilizados por funes de

manipulao de dados.

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Memria do Usurio - A UCP l as instrues contidas nesta rea a fim de executaro programa do usurio, de acordo com os procedimentos do sistema operacional. As memrias destinadas ao usurio podem ser do tipo:

RAM; RAM/EPROM; RAM/EEPROM.

Quadro: Tipos de memria de usurio

Tipo de Memria Descrio

RAM A maioria do CPs utiliza memrias RAM para armazenaro programa do usurio assim como os dados internos

do sistema.

RAM/EPROMO usurio desenvolve o programa e efetua testes emRAM. Uma vez checado o programa, este transferidopara EPROM.

RAM/EEPROM

Esta configurao de memria do usurio permite que,uma vez definido o programa, este seja copiado emEEPROM. Uma vez efetuada a cpia, o CP poderoperar tanto em RAM como em EEPROM. Para

qualquer modificao bastar um comando via software,e este tipo de memria ser apagada e gravadaeletricamente.

Mdulos de entrada

Os mdulos de entrada so interfaces entre os sensores, localizados no campo, e algica de controle de um controlador programvel. Esses mdulos so constitudos decartes eletrnicos, cada qual com capacidade para receber certo nmero devariveis. Pode ser encontrada uma variedade muito grande de tipos de cartes, paraatender as mais variadas aplicaes nos ambientes industriais.

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Elementos discretosEste tipo de entrada trabalha com dois nveis definidos: ligado e desligado (0 ou 1).

Elementos analgicosEste tipo de entrada trabalha numa faixa de valores conhecidos.

Mdulos de sada

Os mdulos de sada so elementos que fazem interface entre o processador e oselementos atuadores. Esses mdulos so constitudos de cartes com capacidade deenviar sinal para atuadores, conforme a lgica de controle.

BOTO

CHAVEPRESSOSTATOFLUXOSTATOTERMOSTATOFIM DE CURSOTECLADOCHAVE BCDFOTOCLULAOUTROS

CARTES

DISCRETOS UCP

TRANSMISSORES

UCP

C.A.

C.A.

C.A.

C.A.

C.A.

C.A.

TACO GERADOR

TERMOPAR

TERMO RESISTNCIA

SENSOR DE POSIO

OUTROS

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Atuadores discretosEste tipo de sada pode assumir dois estados definidos: ligado e desligado (0 ou 1).So usados para acionar atuadores, como solenides, sinalizadores, etc.

Atuadores analgicosEste tipo de sada atua numa faixa de valores conhecidos. So usados para acionardispositivos, como posicionadores, atuadores, indicadores, etc.

Terminal de programao

O terminal de programao um dispositivo (perifrico) que, conectado

temporariamente ao CP permitindo introduzir o programa do usurio e a configuraodo sistema. Pode ser um equipamento dedicado, ou seja, um terminal que s temesta utilidade e especfico de um fabricante, ou um software que transforma umcomputador pessoal em um programador.

Por meio de linguagem de fcil entendimento e utilizao, ser feita a codificao dasinformaes vindas do usurio numa informao que possa ser entendida peloprocessador de um CP.

No terminal de programao (TP), podero ser realizadas funes tais como: elaborao do programa do usurio; anlise do contedo dos endereos de memria; introduo e modificao de instrues; monitorao do programa do usurio; cpia do programa do usurio em disco ou impressora.

Terminal porttil dedicadoGeralmente compostos por um teclado dedicado que utilizado para introduzir oprograma do usurio. Os dados e instrues so apresentados num display quefornece sua indicao, e a posio da memria endereada.

A maioria dos programadores portteis conectada diretamente ao CP atravs deuma interface de comunicao (serial). Pode-se utilizar a fonte interna do CP ou obteralimentao prpria atravs de bateria.

Com o advento dos computadores pessoais portteis (Lap-Top), esses terminaisesto perdendo sua funo, j que se pode executar todas as funes de

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programao em ambiente mais amigvel, com todas as vantagens de equipamentoporttil.

Terminal dedicado TRC

Tem como desvantagens seu custo elevado e sua baixa taxa de utilizao, j que suamaior utilizao se d na fase de projeto e implantao da lgica de controle.Esses terminais so compostos por um teclado para introduo de dados/instrues eum monitor (TRC - tubos de raios catdicos). O monitor tem a funo de apresentaras informaes e condies do processo a ser controlado.

Como no caso dos terminais portteis, com o advento da utilizao de computadorespessoais, este tipo est caindo em desuso.

Terminal no dedicado - PCPode-se utilizar um computador pessoal (PC) como terminal de programao. Isto possvel atravs da utilizao de um software aplicativo dedicado a esta funo.O custo do hardware (PC) e software bem menor do que o de um terminaldedicado. Alm da grande vantagem de ter, aps o perodo de implantao eeventuais manutenes, o PC disponvel para outras aplicaes comuns a umcomputador pessoal.

Outra vantagem a utilizao de softwares com mais interao com o usurio,utilizando todo o potencial e recursos de software e hardware, disponveis noscomputadores pessoais.

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Princpio de funcionamento

de um CP

Um controlador programvel tem seu funcionamento baseado num sistema de

microcomputador onde se tem uma estrutura de software que realiza continuamente

ciclos de varredura.

Estados de operao

Basicamente, a UCP de um controlador programvel possui dois estados de

operao : programao execuo

A UCP pode assumir, tambm, o estado de erro, que aponta falhas de operao e

execuo do programa.

Programao

Neste estado o CP no executa programa, no assumindo nenhuma lgica de

controle. Ficando preparado para ser configurado, receber novos programas ou

modificaes de programas j instalados. Este tipo de programao chamado off-

line (fora de linha).

ExecuoEstado em que o CP assume a funo de execuo do programa do usurio. Neste

estado, alguns controladores podem sofrer modificaes de programa. Este tipo de

programao chamado on-line (em linha).

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Funcionamento

Ao ser energizado, o CP, no estado de execuo, cumpre uma rotina de inicializao

gravada em seu sistema operacional. Esta rotina realiza as seguintes tarefas : limpeza da memria imagem, para operandos no retentivos; teste de memria RAM; teste de executabilidade do programa.

Aps a execuo desta rotina, a UCP passa a fazer uma varredura (ciclo) constante,

isto , uma leitura seqencial das instrues em loop (lao).

Entrando no loop, o primeiro passo a ser executado a leitura dos pontos de entrada.

Com a leitura do ltimo ponto ocorre a transferncia de todos os valores para achamada memria ou tabela imagem das entradas.

Aps a gravao dos valores na tabela imagem, o processador inicia a execuo do

programa do usurio de acordo com as instrues armazenadas na memria.

Terminando o processamento do programa, os valores obtidos sero transferidos para

a chamada memria ou tabela imagem das sadas. Ocorre tambm, a transferncia

de valores de outros operandos, como resultados aritmticos, contagens, etc.

Ao trmino da atualizao da tabela imagem, ser feita a transferncia dos valores

desta tabela de sadas para os cartes de sada, fechando o loop. Neste momento,

iniciado um novo ciclo (loop).

Para a verificao do funcionamento da UCP, estipulado um tempo de

processamento, cabendo a um circuito, chamado Watch Dog Time, supervision-lo.

Ocorrendo a ultrapassagem deste tempo mximo, o funcionamento da UCP ser

interrompido, sendo assumido um estado de erro (WD).

O termo varredura ou scan, usado para dar nome a um ciclo completo de operao

(loop).

O tempo gasto para a execuo do ciclo completo chamado Tempo de Varredura e

depende do tamanho do programa do usurio e da quantidade de pontos de entrada

e sada.

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Atravs do fluxograma a seguir e da figura na prxima pgina, este funcionamento

demonstrado graficamente.

PARTIDASTART

Limpeza de memriaTeste de RAM

Teste de execuo

OK?No

Sim

Leitura dasentradas

tabela imagem Atualizao da

das entradas

usurioprograma doExecuo do

das sadastabela imagem

Atualizao da

Transferncia databela para

a sada

Tempode varredura

OK?Sim

No

PARADASTOP

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Programao

Linguagem de programao

Na execuo de tarefas ou resoluo de problemas com dispositivosmicroprocessados, necessria a utilizao de uma linguagem de programao, parao usurio se comunicar com a mquina.

A linguagem de programao uma ferramenta necessria para gerar o programaque vai coordenar e seqenciar as operaes que o microprocessador deve executar.

Classificao linguagem de baixo nvel linguagem de alto nvel

Linguagem de baixo nvel

Conhecida por linguagem de mquina, a linguagem corrente de ummicroprocessador ou microcontrolador, onde as instrues so escritas em cdigobinrio (bits 0 e 1). Para minimizar as dificuldades de programao usando estecdigo, pode-se utilizar tambm o cdigo hexadecimal.

Cada microprocessador ou microcontrolador possui estruturas internas diferentes.Portanto, seus conjuntos de registros e instrues tambm so diferentes.

Linguagem de alto nvel

uma linguagem prxima da linguagem corrente, utilizada na comunicao depessoas.

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Quando um microcomputador trabalha com uma linguagem de alto nvel, necessriaa utilizao de compiladores e interpretadores para traduzir este programa emlinguagem de mquina.

Vantagem - Elaborao de programa em tempo menor, no necessitando deconhecimento da arquitetura do microprocessador.Desvantagem - Tempo de processamento maior do que o despendido em sistemas

desenvolvidos em linguagens de baixo nvel.

Programao de controladores programveis

Podemos programar um controlador atravs de um software que possibilitausualmente quatro formas de apresentao da lgica do usurio: diagrama de contatos; diagrama de blocos lgicos; lista de instrues; texto estruturado.

Alguns tipos de software de programao possibilitam a programao em mais deuma forma. o caso do STEP 5 da Siemens, como tambm os baseados na normaIEC 1331-3

Diagrama de contatos

Tambm conhecida como: diagrama de rels; diagrama escada; diagrama Ladder.

Esta forma grfica de apresentao est muito prxima forma normalmente usadaem diagramas eltricos.

COMPILADORESOUINTERPRETADORES

PROGRAMA

1111000001010100

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Diagrama de blocos lgicos

Mesma linguagem utilizada em lgica digital, onde sua representao grfica feitaatravs das chamadas portas lgicas.

Lista de instruo

Linguagem semelhante utilizada na elaborao de programas para computadores.

Anlise das linguagens de programao

Com o objetivo de ajudar na escolha de um sistema que melhor se adapte snecessidades de cada usurio, pode-se analisar as caractersticas das linguagens de

programao disponveis em CPs.

Esta anlise se deter nos seguintes pontos: forma de programao; forma de representao; documentao; conjunto de instrues.

Forma de programao

a maneira pela qual o programa se estrutura. Esta forma pode ser linear ouestruturada.

Programao Linear - Programa escrito em um nico bloco.

Programao Estruturada - Estrutura de programao quepermite: organizao; desenvolvimento de bibliotecas de rotinas utilitrias para uso em vriosprogramas; facilidade de manuteno; simplicidade de documentao e fcil entendimento por outras pessoas, alm doautor do software.

Permite tambm dividir o programa segundo critrios funcionais, operacionais ou

geogrficos.

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Forma de representao

Pode-se analisar tambm quanto forma de representao: diagrama de Contatos; diagrama de Blocos; lista de Instrues.

Estas trs formas so mais usuais e permitem que o usurio se adapte a uma formade programar mais prxima do ambiente de projeto usado para desenvolver projetosde diagramas eltricos.

Documentao

A documentao mais um recurso de editor de programa que de linguagem deprogramao. De qualquer forma, uma abordagem neste sentido torna-se cada vezmais importante, tendo em vista que um grande nmero de profissionais estenvolvido no projeto de um sistema de automao que se utiliza de CPs, desde suaconcepo at a manuteno.

Quanto mais rica em comentrios, melhor a documentao que normalmente sedivide em vrios nveis.

Conjunto de instrues

o conjunto de funes que definem o funcionamento e aplicaes de um CP.

Podem servir para mera substituio de comandos a rels: funes lgicas; memorizao; temporizao; contagem.

Serve tambm, para manipulao de variveis analgicas: movimentao de dados; funes aritmticas.

Podem ter funes mais complexas como comunicao de dados, conexo cominterfaces homem-mquina (IHM), controle analgico, seqnciamento, etc: saltos controlados; indexao de instrues; converso de dados;

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PID; seqenciadores; aritmtica com ponto flutuante.

Normalizao

Existe a tendncia de utilizar um padro de linguagem de programao em que possvel a intercambiabilidade de programas entre modelos de CPs e at defabricantes diferentes.

Essa padronizao est de acordo com a norma IEC 1131-3. Este tipo de

padronizao vivel, utilizando-se o conceito de linguagem de alto nvel. Atravs deum chamado compilador pode-se adaptar um programa linguagem de mquina dequalquer tipo de microprocessador. Isto , um programa padro pode servir tanto parao CP de um fabricante A como de um fabricante B.

A norma IEC 1131-3 prev trs linguagens de programao e duas formas deapresentao.

As linguagens so: Ladder Diagram - programao como esquemas de rels; Boolean Blocks - blocos lgicos representando portas E, OU, Negao, Ouexclusivo, etc; Structured Control Language (SCL) - vem a substituir todas as linguagensdeclarativas como linguagem de instrues, BASIC estruturado e ingls estruturado.Esta linguagem, novidade no mercado internacional, baseada no Pascal.

As formas de representao so : programao convencional; Sequencial Function Chart (SFC) - evoluo do graphcet francs.

A grande vantagem de se ter o software normalizado que ao se conhecer um,conhece-se todos, economizando em treinamento e garantindo que, por mais que umfornecedor deixe o mercado, nunca se fique sem condies de crescer ou de reporequipamentos.

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Sistemas automticos de

controle

A cada dia que passa, os sistemas manuais de controle, ou seja, aqueles comandados

por um operrio, vem sendo mais e mais substitudos por sistemas de controleautomticos.

Estes, por sua vez, vm apresentando um desenvolvimento que torna necessrio seuestudo pormenorizado, pois so encontrados nos mais diversos setores da indstriacomo por exemplo, em controle de mquinas operatrizes, linhas de montagemautomticas, controle de temperatura e qualidade, robtica e at mesmo em controlede trfico urbano.

Estudaremos o sistema de controle automtico no que se refere ao subsistemaeletrnico.

Sistema

Sistema um conjunto de elementos (ou subsistemas) reunidos de forma a executaruma determinada tarefa, como por exemplo, o comando de uma mquina.

Um sistema comporta vrios subsistemas que podem ser, por exemplo mecnico,hidrulico, pneumtico, eletrnico.

Subsistema eletrnico

Um sistema eletrnico composto por blocos funcionais que, por sua vez, soformados por agrupamentos de componentes eletrnicos. Ele pode ser analgico, digital ou hbrido.

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O subsistema eletrnico analgico um sistema de controle que trabalha comcircuitos no-lineares ou com tenso analgica e , na maioria das vezes, construdocom amplificadores operacionais.

O subsistema eletrnico digital um sistema de controle que opera com portaslgicas, nveis lgicos definidos e nmeros digitais.

O subsistema eletrnico hbrico formado por conjuntos lgicos e digitais.

Os sistemas de controle atuais tm no microcomputador seu elemento principal.

Microcomputador como elemento de controle

A utilizao do microcomputador como elemento de controle, exige circuitos deinterface para que ele se comunique com o processo controlado. A maioria doscircuitos interfaceados so analgicos, de forma que os circuitos controlados pormicrocomputador so sempre hbricos. A figura a seguir mostra um diagrama deblocos de um subsistema eletrnico comandado por um microcomputador.

Computador(micro/mini)

InterfaceConversores AD/DA

Controledo Processo

Bloco funcional

Bloco funcional uma das subdivises do subsistema eletrnico. Ele representa umafuno a ser executada por conjuntos de componentes discretos e pode ser uma portalgica, um temporizador, um multivibrador, um oscilador etc.

Diagrama funcional de processo

O diagrama funcional de processo tem com objetivo transmitir informaes sobre ofuncionamento do sistema. Ele apresenta o processo de acordo com a funo de cadaetapa e as relaes existentes entre elas.

Pode ser representado de duas maneiras: Por fluxograma Por blocos

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A figura a seguir ilustra as etapas do diagrama funcional de processo.

Apresentaodo

Problema

Esclarecimentoe

anlise

Descrio do

funcionamentodesejado

algoritmo

Diagrama

de blocoslgicos

Fluxograma

de controlede processos

Apresentao do problema - Esta etapa consiste na descrio do processo ousistema que se deseja automatizar. Esta descrio deve ser feita pelo especialistado processo automatizado. A apresentao deve ser feita numa linguagemcompreensvel e objetiva atravs da qual devem ser observados todos os detalhesnecessrios a um bom desempenho do processo.

Esclarecimento e anlise do problema - Nesta etapa, um especialista emautomao faza anlise do problema observado e de todos os detalhes citados naetapa anterior. Dessa anlise pode surgir uma melhoria no processo a medida emque so eliminados passos dispensveis e acrescentados outros necessrios.

Descrio do funcionamento (algoritmo) - Nesta etapa, faz-se uma descriopasso a passo do processo e na seqncia correta de execuo. A descrio basicamente o que foi abordado na primeira etapa, porm os eventos soseqenciados e hierarquizados com detalhamento tcnico do sistema a serautomatizado.

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No retngulo maior colocado a ordem a ser executada,como por exemplo, abrir vlvula, tanque cheio.

O tempo de durao definido (impulso) em que a sadapermanece no nvel lgico 1 indicado por um sinal deimpulso sobre o qual se escreve a durao (tL)

A funo de temporizao representada por uma barraindicando esquerda o retardo na ligao e direita o

retardo no desligamento.

Exemplo 1: Acionamento de reverso de um motor - Um motor eltrico deve operarcom reverso de sentido de rotao. Cada um dos sentidos determinado porcomando manual. O desligamento deve desativar o motor em qualquer um dossentidos de rotao. Deseja-se evitar que, ao ser desligado quando se encontra em umsentido de rotao, o motor possa ser religado, principalmente em sentido contrrio.Para isso, o intervalo de tempo entre o desligamento no deve ser inferior a 10s.

O motor no dever entrar em funcionamento se pelo menos uma dessas condiesestiver presente: O desligamento de emergncia foi acionado; A presso do leo lubrificante nos mancais do motor for igual a zero; A temperatura da carcaa for superior a 70C.

Observao

A ocorrncia de uma dessas condies deve levar o motor a se desligar, se ele estiverem funcionamento.

Soluo

O problema pode ser representado em diagrama funcional de blocos dividido em duaspartes: comando e proteo.

Operaes de comando: Ligar o motor para girar em sentido horrio. Ligar o motor para girar no sentido anti-horrio.

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qualquer dos trs patamares, todas as lmpadas devem se acender e permaneceracesas por trs minutos ao fim desse tempo, o desligamento se far automaticamente.

Restries: Acionada por um dos interruptores, a iluminao no dever ter seu tempo de

permanncia prolongado pelo acionamento do prprio interruptor ou por outro,antes de esgotado o tempo de trs minutos, decorrentes do primeiro acionamento.

A iluminao s dever funcionar noite ou no caso de a iluminao natural cair aum nvel compatvel ao da noite.

Soluo

O processo proposto relativamente simples e pode ser representado

satisfatoriamente pelo seguinte diagrama funcional de blocos:

Fluxograma de processo

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O fluxograma de processo permite representar as condies do processo. Eleapresenta os eventos na seqncia definida pelo processo que se deseja controlar eutiliza a simbologia que mostrada a seguir.Nessa representao, n indica a posio do evento (1,2,3...n) e no retngulo xindica-se a funo do evento, como por exemplo: misturar, esvaziar etc.

As condies de liberao do passo (ou entradas) so indicadas textualmente e deforma resumida. Exemplo: Vlvula V aberta, Vlvula S fechada, Bomba B acionada.

As ordens de sada da etapa que so emitidas para os operadores (vlvulas,contatores, motores etc.) so colocadas em retngulos direita do passo. Exemplo:Desligar transportador ML, Zerar contador T2, Tempo de espera t2.

esquerda da ordem de sada colocada a natureza dessa mesma ordem.

direita esto numeradas as ordens de sada que sero solicitadas pelo passoseguinte.

A figura a seguir mostra os exemplos citados acima.

Na figura a seguir, as entradas com identificao 1 e 2 no passo 5 indicam que esse

passo depende da execuo das ordens de sada do passo 4, identificadas com osmesmos nmeros. Essa regra s vlida para as ordens usadas nos passos

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subsequentes. Quando se quer utilizar a mesma ordem em outro passo qualquer,deve-se acrescentar a esse nmero de ordem o nmero do passo ao qual pertence.

Exemplo: 1.5, ou seja, ordem 1, passo 5.

Quando essas ordens no so numeradas, porque elas no condicionam a liberaode outros passos. Portanto, na figura acima, a realizao do passo 5 independe darealizao da operao zerar contador T2 do passo 4.

Caso seja necessrio colocar alguma condio adicional s entradas dos passos daseqncia, pode-se usar os mesmos smbolos usados em diagramas de blocos

lgicos.

A soluo de um comando seqencial pode sofrer ramificaes conforme indicado. Anatureza ou as condies dos eventos so colocadas ao lado da intersero:

& - todos os ramos so percorridos>1 - pelo menos um dos ramos percorrido

=1 - exclusivamente um dos ramos percorrido

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( )mn

- dos n ramos, m so percorridos

Passos de funes como memrias, temporizadores, contadores etc, sorepresentados como na simbologia dos diagramas de blocos lgicos.

Observao

Esse tipo de representao grfica apresentada se aplica bem para comandosseqenciais ou em situaes em que o nmero de variveis e de etapas do processo elevado.

Exemplo: Preparao de soluo salina

A figura a seguir mostra o esquema do processo.

Descrio do funcionamento desejado:a) processo pode ser iniciado manual ou automaticamente.

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b) No incio do processo, a vlvula VA se abre, admitindo gua no tanque. O volumeQA de gua previamente fixado para a operao e medido por um medidor defluxo. O volume QA deve ser superior ao necessrio para atingir a nvel Nmin dotanque e igual ou inferior ao necessrio para o nvel Nmax do tanque.

c) Quando a gua atingir o nvel Nmin, o motor M1 do agitador deve ser ligado. Otempo entre a ordem de iniciar o processo e a ligao do motor M1 no deve sersuperior a quinze minutos.

d) Quando o volume pr-fixado da gua for atingido, a vlvula VA deve ser fechada. Otempo tQA necessrio para se alcanar o volume Q. Caso ele seja ultrapassado,deve ser dado alarme.

e) Volume QA de gua admitido no tanque determina o volume QS de sal a serdissolvido. A proporo QA/QS deve ser constante para qualquer volume de gua.O volume QS medido por uma balana fotoeltrica de converso massa-volume,colocada na sada da vlvula VS.

f) A correia transportadora acionada pelo motor M2 ligada ao se fechar a vlvulaVA. Dez segundos aps a ligao de M2, a vlvula VS deve abrir para a admissode sal.

g) Quando o valor QS atingido, a vlvula VS deve ser fechada e o motor M2desligado 30s aps.

h) A partir desse instante, deve transcorrer o tempo tK de agitao (varivel conformeo volume QA de gua e QS de sal.

i) Ao final do tempo tK, a correlao entre a condutividade da soluo e suatemperatura deve apresentar um valor K. Caso esse valor no seja alcanado,

deve ser dado aviso de tempo tK ultrapassado.

j) Quando o valor K atingido, ou atravs de comando manual, inicia-se a descargado tanque de mistura, se o nvel do tanque de eletrlise for ND. A descarga dotanque de mistura iniciada com a abertura da vlvula S. Vinte segundos aps aabertura da vlvula S, a bomba B ligada. O motor M1 deve ser desligado ao seratingido o nvel Nmin. O tanque deve ser esvaziado at que seja dada a indicaode tanque vazio No. Nesse instante, deve-se desligar a bomba B e 10s aps, avlvula S deve ser fechada.

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k) Desligada a bomba B e fechada a vlvula S, o sistema deve se manter em repousodurante 30s. No ocorrendo ordem manual de desligar, o processo pode serautomaticamente reiniciado. Antes que isso acontea, os contadores QA e QSdevem ser levados a zero. Esta deve ser a condio inicial do processo.

Soluo

O exemplo apresentado complexo e sua soluo corresponde ao diagrama funcionalpor fluxograma de processo mostrado a seguir.

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Localizao de defeitos em sistemas de controle

O processo de operao de uma mquina controlado por um sistema principal ediversos subsistemas. Na maioria dos processos, o sistema eletroeletrnico o

sistema principal cuja funo receber informaes, process-las e tomar decisesque so enviadas ao subsistemas.

Em virtude do sistema ser quase sempre controlado eltrica ou eletronicamente, ooperador tem a tendncia de associar qualquer defeito do sistema a uma falha eltricaou eletrnica. Isso o leva a requisitar o tcnico em manuteno eletroeletrnica para acorreo do defeito.

Por isso, o tcnico deve ter uma viso geral do sistema e ser capaz de identificar qualsubsistema est danificado. Para isso, necessrio que ele conhea o funcionamentoda mquina e analise o sistema como um todo. O fluxograma a seguir mostra asetapas que devem ser seguidas pelo profissional para detectao e eliminao dodefeito.

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Computadores

Este captulo tem por objetivo apresentar os blocos componentes de um computador,como eles funcionam e como se relacionam entre si.

O que um computador

O computador um equipamento que executa automaticamente uma seqncia deoperaes para as quais foi anteriormente programado. Essas operaes podemapresentar a soluo de problemas matemticos ou controle de certas funes como,por exemplo, o comando de uma mquina.

Os computadores tm a fama de processar muitos dados de uma s vez. Contudo, naverdade, eles processam apenas um dado de cada vez. O que d a impresso de queele executa muitas funes ao mesmo tempo alta a velocidade com que essasoperaes so realizadas.

O computador composto basicamente pelo hardware e pelo software.

Hardware o termo utilizado para designar a parte fsica do computador, ou seja,

todos os componentes eletrnicos, mecnicos, magnticos, fios e conexes que soutilizados na sua fabricao.

O hardware se divide em trs blocos principais: O processador, A memria, Os dispositivos de entrada e sada.O processador o crebro do computador. Ele tem a capacidade de executar asinstrues (programa) enviadas ao computador pelo usurio. Tem tambm a funo de

somar, subtrair e executar operaes lgicas.

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Em um computador de grande porte, o processador chamado de UCP ou unidadecentral de processamento. Em um mini ou microcomputador, o processador chamado de microprocessador .

A memria a rea de trabalho do computador e sua capacidade determina o que elepode fazer ou no. Por isso, a capacidade de um computador determinada pelaquantidade de memria que ele possui.

Os dispositivos de entrada e sada (ou I/O do ingls input/output) so todas asformas usadas pelo computador para receber ou enviar dados. Esses dispositivosincluem a entrada que digitamos pelo teclado e a sada que o computador apresentana tela do monitor, imprime na impressora e os contedos dos discos dearmazenamento. Esses dispositivos so tambm chamados de perifricos .

Dentre todos os dispositivos citados, o mais importante e o hard disk, ou disco dearmazenamento, pois nele que o computador guarda seus dados quando no estoem uso na memria principal.

Software o termo utilizado para designar o programa dos computadores, ou seja,uma srie de instrues que informam ao computador como ele deve operar.

o programa que traz o computador a vida e o transforma numa poderosaferramenta de trabalho.

O computador, portanto, nunca pode ser considerado isoladamente, como estruturafsica (circuitos, componentes, interconexes), mas sim como um conjunto de doisblocos interdependentes: o hardware e o software.

Origens do computador

Os computadores comearam a ser usados comercialmente na dcada de 50. Oavano da tecnologia empregada na construo dos componentes fez com que estesficassem cada vez menores, mais rpidos e econmicos, j que consomem menosenergia.O desenvolvimento dos computadores aconteceu rapidamente a ponto de sedistinguirem claramente at agora quatro geraes:

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Primeira gerao: os computadores da primeira gerao funcionavam totalmente avlvula, portanto seu tamanho fsico era muito grande, o consumo de energia eraexcessivo e quilmetros de fios eram usados na conexo de seus componentes.

Outra caracterstica dessa gerao de computadores era a falta de confiabilidade e otempo excessivo para processar as informaes.

Nessa gerao, a programao era feita em linguagem de mquina, e os programaseram executados de forma estritamente seqencial.

Segunda gerao: nos computadores da segunda gerao, as vlvulas foramsubstitudas por transistores . Essa inovao levou a uma grande reduo no tamanho

fsico e no consumo. Alm disso, os fios de ligao foram substitudos por placas decircuito impresso. Desta maneira, os computadores tornaram-se menores, maisrpidos e mais confiveis.

A linguagem de programao foi simplificada consideravelmente. Ao invs de seutilizar linguagem de mquina, podiam ser utilizados comandos alfabticos abreviados(linguagem assembler).

Terceira gerao: os computadores da terceira gerao foram marcados pelautilizao de circuito integrados . Essa utilizao permitiu um novo e aprecivelaumento da capacidade de trabalho dos computadores, pois aumentou a confiabilidadee diminuiu o tempo de processamento das informaes. A utilizao de CLs tambmreduziu consideravelmente o tamanho fsico dos computadores.

A programao dos computadores agora realizada com o auxlio de linguagens deprogramao orientadas para o problema a ser resolvido. So linguagens de naturezauniversal que se assemelham cada vez mais linguagem humana. As maisimportantes dessa categoria so fortran (para problemas cientficos) e cobol (paratarefas comerciais e industriais).

Quarta gerao: A quarta gerao de computadores foi marcada pela largaintegrao de componentes em um nico circuito integrado que resultou nomicroprocessador.

O microprocessador, apesar de seu tamanho (que justifica seu prefixo micro), muito

mais rpido e possante que os mais populares computadores da gerao anterior.

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A linguagem usada pelos computadores dessa gerao basic, especialmentedesenvolvida para os microcomputadores.

Estamos caminhando para a quinta gerao de computadores que ser provavelmente

caracterizada pela linguagem de programao ainda mais prxima da natural,processamento paralelo de dados, inteligncia artificial, reconhecimento de imagens.

Tipos de computadores

Os computadores podem ser classificados segundo sua capacidade dearmazenamento de dados e a velocidade com que manipulam esses dados. De acordocom essa classificao, eles se dividem em trs grupos: Computadores pequenos ou microcomputadores; Computadores mdios ou microcomputadores; Computadores de grande porte ou mainframes.

Microcomputadores

Os microcomputadores so capazes de resolver problemas similares aos que oscomputadores de grande porte resolvem, porm os problemas devem ser menoscomplexos, com menor quantidade de dados e com velocidade maior deprocessamento.

Os microcomputadores podem ser classificados de acordo com seu emprego: os deuso dedicado em aplicaes comerciais e os de uso geral, ou microcomputadorespessoais.

Computadores de mdio porte

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Esses computadores esto numa posio intermediria entre os micros e oscomputadores de grande porte. So computadores que possuem uma razovelquantidade de memria e so capazes, por exemplo, de controlar o processo deproduo de uma indstria.

Computadores de grande porte

Os computadores de grande porte so aqueles empregados para resolver problemascomplexos de ordem tcnica e cientfica, em situaes onde exista uma grandequantidade de dados a serem processados em tarefas que envolvem usualmente umnmero extremamente grande de clculos e dados.

Os computadores de grande porte normalmente trabalham com nmero elevado de

perifricos que muitas vezes se encontram espalhados geograficamente. Oprocessamento das informaes extremamente rpido. Um exemplo desse tipo decomputador o computador usado pelo sistema bancrio.

Caractersticas dos computadores

Os computadores so caracterizados de uma maneira geral por trs aspectos: Capacidade de memria, ou seja, o total de memria residente que o computador

possui. expressa em bytes (kilobytes) ou mbytes (megabytes) Tamanho da palavra, ou seja, o nmero de bits de dados que o computador pode

manusear de uma s vez. Existem computadores de oito, dezesseis, trinta e dois esessenta e quatro bits.

Velocidade de processamento, ou seja, o tempo que o computador leva paraprocessar as informaes.

Acima vimos que para apresentar as caractersticas dos computadores, precisamosempregar algumas palavras novas como Kbytes e bits. Vamos, ento ver osignificado delas e de mais algumas outras importantes para entender o funcionamentodos computadores.

Bit , do ingls binary digit, a menor unidade de informao que um computadorpode processar. Os bites so expressos em nmeros binrios e podem assumir osvalores zero e um.

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Palavra - Binria , ou simplesmente palavra um conjunto de nmeros binrios.Essas palavras tm nomes especiais dependendo do nmero de bits que ela contenha,ou seja: Byte uma palavra de oito bits. Nibble corresponde a meio byte, isto , quatro bits. Word uma palavra de dezesseis bits. Doubleword (palavra dupla) uma palavra de trinta e dois bits.

Kylobyte , ou simplesmente Kbyte ou ainda Kb , mltiplo de byte e corresponde a1024 bytes. Quando ouvimos falar em 64Kb, isso significa 64 vezes 1024, ou 65 536bytes.

Megabyte corresponde a 1Kb de 1Kb (1024 x 1024), ou mais exatamente, 1048 576bytes.

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Memrias

Em qualquer computador, tanto as instrues quanto os dados do programa devem ser

armazenados a fim de que possam estar disponveis sempre que o usurio do

equipamento necessitar deles. Essa funo imprescindvel no sistema realizada

pelas memrias.

Neste captulo, estudaremos as operaes que as memrias realizam, como essas

operaes so realizadas e quais os tipos de memrias que existem para realiz-las.

Armazenamento de dados

Os circuitos integrados de memria tm uma capacidade de armazenamento de um

determinado nmero de palavras com um determinado nmero de bits. Assim, um

circuito de memria muito usado tem capacidade de armazenamento de 1 kbyte, ou

seja, 1024 palavras de 8 bits.

Cada unidade de armazenamento da memria pode ser comparada a um registrador

capaz de guardar uma palavra de dados. O nmero de palavras que pode ser

armazenado igual ao nmero de registradores que a memria possui. A largura de

cada registrador corresponde ao nmero de bits que a palavra possui. Observe a figura

a seguir.

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O contedo de cada registrador est sujeito a duas operaes possveis leitura e

escrita .

A leitura o processo de retirar a palavra armazenada do registrador e envi-la para

algum outro lugar. Por isso, quando se efetua a leitura de um dado (palavra) namemria, seu contedo se modifica.

A escrita o processo de colocar uma nova palavra em um determinado registrador.

A operao de escrita apaga a palavra memorizada anteriormente e grava a nova

palavra.

Obsevao

No so todos os tipos de memria que permitem a escrita de novas palavras comoveremos mais adiante

Endereamento

Para que o dado que est sendo lido seja encontrado, preciso que ele tenha um

endereo. Esse endereo tem a forma de um nmero e cada registrador recebe um

nmero. Esse nmero especifica a exata localizao do registrador e,

conseqentemente, da palavra armazenada.

A figura ao lado mostra

a representao

esquemtica da

organizao interna de

uma memria que

armazena 64 palavras

de 4 bits cada.

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Seleo da memria

A maioria das memrias tm uma entrada chamada chip-select (CS)que utilizada

para habilitar ou desabilitar as entradas e sadas do CI.

Quando a entrada CS est no modo desabilitado todas as entradas e sadas de dados

do CI estaro desabilitadas. Isso impossibilita qualquer operao de escrita ou leitura.

Operao de leitura ou escrita

A operao de leitura ou escrita selecionada pela entrada de leitura/escrita (R / W, do

ingls read/write). Quando est em nvel alto, esta entrada habilita os amplificadoresde sada e faz a leitura do registrador endereado.

Quando esta entrada est em nvel baixo, habilita os amplificadores de entrada e

coloca nveis lgicos no registrador endereado.

Observao

Para economizar pinos nos CIs, os fabricantes combinam as funes de entrada e

sada de dados em pinos de entrada e sada comuns.

Observe a figura a seguir que mostra os pinos sendo usados como entrada/sada (I/O,

do ingls input/output).

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Alm de maior capacidade de armazenamento, as RAMs dinmicas tm menor

consumo. Da mesma forma como as RAMs estticas, as RAMs dinmicas tambm

perdem os dados armazenados quando so desenergizadas.

Alm das RAMs, existem tambm as ROMs (do ingls read only memory) que so

memrias utilizadas apenas para terem seus dados lidos. Sua principal caracterstica

ser no-voltil, isto , ela no perde o dado armazenado mesmo depois de

desenergizada.

Em operao normal, nenhum dado pode ser escrito em uma ROM. O processo de

escrita no simples e dependendo do tipo de ROM usado, os dados podem ser

escritos apenas uma vez ou quantas vezes for necessrio.

Devido sua caracterstica principal (memria no-voltil), as ROMs so utilizadas

para armazenar dados que no mudam como por exemplo, programas monitores de

computadores ou de controladores lgicos programveis.

As ROMs podem ser classificadas de acordo com o processo de escrita de dados que

empregado: ROM programvel por mscara - a escrita feita pelo fabricante sob encomenda

do usurio. Durante o processo de fabricao, o fabricante confecciona umamscara (ou gabarito fotogrfico do circuito) que permite a produo das

memrias. Esse processo, porm tem custo elevado e sua produo s se torna

economicamente vivel quando feito em larga escala. Essas ROMs esto

disponveis pr-programadas com dados que so utilizados comumente como

tabelas matemticas e cdigos geradores de caracteres. ROM programvel - ( PROM do ingls programmable read only memory ) permite

que o prprio usurio armazene os dados ou programas desejados. Isso feito

com o auxlio do programador PROM. A memria contm elos fusveis que se

queimam medida que os bits so gravados com os nveis lgicos desejados. Uma

vez completada a gravao, esta no pode mais ser alterada. ROM apagvel -(EPROM , do ingls erasable programmable read only memory)

pode ser apagada e reprogramada um nmero indefinido de vezes. Uma vez

programada, ela uma memria no voltil e mantm os dados armazenados

indefinidamente.

Existem dois tipos de EPROMs que so diferenciadas pelo processo de apagamento.

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Microprocessador

A UCP controla todas as funes realizadas pelo sistema de um microcomputador.Nessa tarefa, ela chama as instrues da memria, decodifica-se e executa-as. Alm

disso, ela alimenta a memria e as portas de entrada e sada para executar asdiversas instrues recebidas.

Dentro desse sistema, o CI que comanda todas essas funes o microprocessadorque corresponde unidade central de processamento. Esse microprocessador possuialgumas caractersticas que sero estudadas neste captulo.

Blocos funcionais do microprocessador

O microprocessador executa um grande nmero de funes: Gera sinais de controle e temporizao; Busca instrues e dados na memria; Transfere dados para dispositivos de entrada/sada; Executa operaes lgicas e aritmticas; Responde a sinais de controle gerados pelos dispositivos de entrada/sada.

Para executar essas funes, o microprocessador possui um circuito lgico completo

que pode ser dividido em trs blocos:1.registradores;2.temporizao e controle;3.unidade lgica e aritmtica.

Os registradores so unidades funcionais usadas para armazenamento temporriodos bits do microprocessador. Eles tambm transferem os dados ali armazenados paraa memria ou dispositivo de entrada e sada.

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A unidade de temporizao e controle tem a funo de controlar as operaes detodas as unidades do sistema de modo que funcionem numa seqncia lgica esincronizada para que cada dispositivo opere no momento correto.

A unidade lgica e aritmtica (ULA) executa as operaes lgicas e aritmticas dosistema.

Barramentos

Para que o microprocessador possa se comunicar com as outras unidades do sistema,ele necessita de vias que transportem as informaes e os sinais envolvidos naoperao do sistema. Essas vias so chamadas de barramentos .

Os barramentos tm a funo de interligar os blocos funcionais do sistema e cada umdeles tem uma funo especfica.

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Lgica Digital

Sistemas de Numerao

Atravs dos tempos foram criados vrios sistemas de numerao para atendervariadas aplicaes, dentre os quais se destacam : Sistema Decimal; Sistema Binrio; Sistema Octal; Sistema Hexadecimal.

Sistema DecimalO sistema decimal o mais conhecido e utilizado em nosso dia-a-dia. formado pordez smbolos (0,1,2,3,4,5,6,7,8 e 9) que atravs de suas posies tero umdeterminado valor. Por possuir dez smbolos possveis, chamado sistema denumerao na base 10.

Representao Algarismos: 0,1,2,3,4,5,6,7,8 e 9Base: 10Posio do algarismo no nmero: potncias de 10 ( 10 n ) Smbolo: dec

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Sistema OctalO sistema octal representado por oito smbolos ( 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 ) e chamadode sistema na base 8.

Este sistema uma boa forma de simplificar a representao de nmeros binrios.Representao Algarismos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7Base: 8Posio do algarismo no nmero: potncias de 8 ( 8 n ) Smbolo: octExemplo: 5027 8

83 82 81 80 5 0 2 75 x 512 0 x 64 2 x 8 7 x 1

(5 x 512 ) + ( 0 x 64 ) + ( 2 x 8 ) + ( 7 x 1 ) = 2.560 + 16 + 7 = 2.583Logo : 50278 = 2.58310

Sistema hexadecimal

O sistema hexadecimal representado por dezesseis smbolos ( 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,8, 9, A, B, C, D, E e F ) e chamado de sistema na base 16.

Este sistema tambm uma boa forma de simplificar a representao de nmerosbinrios.

Representao Algarismos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E e F

Base: 16Posio do algarismo no nmero: potncias de 16 ( 16 n )Smbolo: hex

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Exemplo: 19FA16

163 162 161 160 1 9 F A1 x 4096 9 x 256 F(15) x 16 A(10) x 1

( 1 x 4096 ) + ( 9 x 256 ) + ( 15 x 16 ) + ( 10 x 1 ) = 4096 + 2304 + 240 + 10 = 6650

Logo : 19FA16 = 6.65010

Equivalentes entre sistemas numricos

DEC BIN OCT HEX0 0000 0 01 0001 1 12 0010 2 23 0011 3 34 0100 4 45 0101 5 5

6 0110 6 67 0111 7 78 1000 10 89 1001 11 910 1010 12 A11 1011 13 B12 1100 14 C13 1101 15 D

14 1110 16 E15 1111 17 F

*

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Converso entre os sistemas de numerao

Binrio para DecimalExemplo: 10102

23 22 21 20 1 0 1 01 x 8 0 x 4 1 x 2 0 x 1

(1 x 8) + (0 x 4) + (1 x 2) + (0 x 1) = 8 + 2 = 10Logo : 10102 = 1010

Octal para Decimal Exemplo: 17508

83 82 81 80 1 7 5 01 x 512 7 x 64 5 x 8 0 x 1

( 1 x 512 ) + ( 7 x 64 ) + ( 5 x 8 ) + ( 0 x 1 ) = 512 + 448 + 40 = 1.000Logo : 17508 = 1.00010

Hexadecimal para DecimalExemplo: 0AFE16

163 162 161 160 0 A F E0 x 4096 A(10) x 256 F(15) x 16 E(14) x 1

( 0 x 4096 ) + ( 10 x 256 ) + ( 15 x 16 ) + ( 14 x 1 ) = 0 + 2560 + 240 + 14 = 2.814Logo : 0AFE16 = 2.81410

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Decimal para BinrioDividir o nmero sucessivamente por 2 at que o quociente seja 0 . A leitura do nmeroem binrio feita do ltimo resto para o primeiro (vide seta).

Exemplo: 12 10 = ?2

Logo : 1210 = 11002

Decimal para OctalDividir o nmero sucessivamente por 8 at que o quociente seja 0 . A leitura do nmeroem octal feita do ltimo resto para o primeiro (vide seta).

Exemplo: 100 10 = ?8

Logo : 10010 = 1448

Decimal para Hexadecimal

Dividir o nmero sucessivamente por 16 at que o quociente seja 0. A leitura donmero em hexadecimal feita do ltimo resto para o primeiro (vide seta).

Exemplo: 254 10 = ?16

16

2541

014

88

8

10014

0

2

21

1

2

0

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SENAI 67

15 = F

14 = E

Logo : 25410 = FE16

Representao binria

Os nmeros binrios so representados por dgitos que recebem denominaesespecficas em funo de sua utilizao.

Os nmeros binrios podem receber as seguintes representaes: Bit; Byte; Nibble ou Ttrada.

Bit o nome dado a um dgito binrio, e pode assumir o valor 0 ou 1. A palavra Bit vem do ingls Bi nary digi t (dgito binrio). Exemplo:

1 0 1 um nmero binrio formado por trs bits

Nibble ou Ttrada um nmero binrio formado pela combinao de 4 bits consecutivos.Exemplo :

1 0 1 0

ByteByte a palavra utilizada para denominar a combinao de 8 bits consecutivos.Exemplo :

1 1 0 1 1 0 0 1

BYTE

NIBBLE NIBBLE

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SENAI68

Obs .: um byte composto por dois nibbles.

Palavra (Word )Uma palavra um conjunto de 2 bytes consecutivos, isto , 16 bits .

1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1

Nmeros BCD - Decimal Codificado em Binrio

um cdigo que utiliza nmeros binrios para representar os dgitos de um nmerodecimal.Cada grupo de 4 dgitos binrios representa um dgito de um nmero decimal.

NmerosDecimais

NmerosBinrios

0 00001 00012 00103 00114 01005 01016 01107 01118 10009 1001

Exemplo :

0010 0101 0001 00112 x 103

2000Milhar

5 x 102

500Centena

1 x 101

10Dezena

3 x 100

3Unidade

PALAVRA

BYTE BYTE

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SENAI 69

2000 + 500 + 10 + 3 = 2.513

Fundamentos da lgica digital

O sistema binrio tem uma grande aplicao em tcnicas digitais e computao, sendoa base de operaes de dispositivos digitais.

No sistema binrio s existem duas possibilidades de operao. Esse conceito de doisestados 1 ou 0 , se encaixa no que se conhece como lgica binria.

Dependendo do contexto que for usado, um sinal designado com um valor de 1 ou 0 ,

tambm pode ser descrito conforme mostrado abaixo:

Estado 1 Estado 0 Elemento

Ligado Desligado MotorAvanado Recuado Cilindro

PneumticoAberta Fechada PortaLigado Desligado Circuito Eltrico

Tocando Muda BuzinaAcesa Apagada Lmpada+5V 0V Sinal Digital+12V 0V Sinal DigitalAberta Fechada Chave

Obs.: Deve-se notar que a definio de 1 como sendo a condio de ligado e 0 comodesligado, arbitrria. Em algumas aplicaes pode ser conveniente definir 1 como

desligado e0

como ligado.

Operaes lgicas

A relao entre duas variveis que representam estados binrios estabelecidaatravs de operaes lgicas que so realizadas conforme os princpios da lgebra booleana .

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SENAI70

Para realizar uma operao lgica necessrio um arranjo fsico que chamado deporta lgica .

Dentro da lgica digital pode se fazer arranjos para se obter as seguintes funes:

Portas LgicasBsicas

Portas LgicasDerivadas

E NO EOU NO OUNO OU EXCLUSIVOSIM EQUIVALNCIA

Todos os arranjos para se conseguir as funes, tero sempre duas ou mais entradase uma sada, com exceo das funes NO e SIM que sempre tero apenasuma entrada.

Tabela verdadePara uma melhor anlise e compreenso de uma funo lgica, se utiliza a tabelaverdade , onde so retratadas as possveis condies dos elementos de entrada, ecomo conseqncia a condio de cada elemento de sada.Exemplo:Tabela Verdade da funo lgica E de duas entradas.

Conveno:1 - Boto acionado0 - Boto desacionado1- Lmpada acesa0 - Lmpada apagada

Tabela Verdade

A B Y0 0 00 1 01 0 0

1 1 1

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SENAI 71

O nmero de combinaes possveis entre os elementos de entrada pode ser obtidoatravs da seguinte frmula:

2n = X

Exemplo:

22 = 4 As entradas podem assumir 4 combinaes possveis entre elas.

Simbologia

Porta Lgica EEquao: Y = A . B

SMBOLONorma ASA

Norma ABNT

N de entradas

N de combinaes possveis para a(s) entrada(s)

N de estados que assumem os elementos de entrada

A

B Y

A

B

Y

&

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SENAI72

Equivalente Eltrico

Porta Lgica OUEquao : Y = A + B SMBOLONorma ASA

Norma ABNT

Equivalente Eltrico

A B

A

B Y

A

B

Y

>

A

B

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SENAI 73

Porta Lgica NO E

Equao : Y = A . B SMBOLONorma ASA

Norma ABNT

Equivalente Eltrico

A

B Y

A

B

Y

&

A

B

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SENAI74

Porta Lgica NO OUEquao : Y = A + BSMBOLO

Norma ASA

Norma ABNT

Equivalente Eltrico

A

B Y

A

B

Y

>

A B

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SENAI 75

Porta Lgica OU ExclusivoEquao : Y = A + B SMBOLONorma ASA

Norma ABNT

Equivalente Eltrico

A

B Y

A

B

Y

=1

A B

BA

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SENAI76

Porta Lgica NOEquao : Y = A SMBOLO

Norma ASA

Norma ABNT

Equivalente Eltrico

A Y

A Y

1

A

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Porta Lgica SIMEquao : Y = A SMBOLO

Norma ASA

Norma ABNT

Equivalente Eltrico

A Y

A Y

1

A

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