CONTROLE ANALÓGICO

NESTA POSTAGEM CONTÉM VÁRIOS EXERCÍCIOS DE ENTRADA E SAÍDA ANALÓGICA UTILIZANDO TODOS OS MÓDULOS ANALÓGICOS DA SÉRIE 1746 DA ALLEN BRADLEY.



EXERCÍCIO

1 - FAZER O CONTROLE DE UMA VÁLVULA PROPORCIONAL 0 à 20 mA QUE CONTROLA A VAZÃO DE ENCHIMENTO DE UM TANQUE ATRAVÉS DE UM TRANSDUTOR DE NÍVEL -10 à 10 Vdc COM ESCALA DE 0 Á 1000 METROS CÚBICOS, UTILIZANDO UM PLC COM O MÓDULO DE ENTRADA E SAÍDA ANALÓGICO DA ALLEN BRADLLEY MODELO 1746-NIO4I, 2 ENTRADAS (-10 Vdc à + 10 Vdc, -20 mA à 20 mA) DE 16 BITS, E 2 SAÍDAS ( 0 à 20 mA ) DE 14 BITS.


PARA SE TRABALHAR COM PROGRAMAÇÃO DE SINAIS ANALÓGICOS SEMPRE DEVE-SE CONSULTAR UM CATÁLOGO DO MÓDULO, PARA SE CONHECER O NÚMERO DE BITS, QUANTIDADE DE CANAIS, TIPO DE SINAL POR CANAL, CONFIGURAÇÃO DO CANAL PARA O TIPO DE SINAL QUE VOÇE USARÁ, JUMPEAR OS CANAIS DE ENTRANDA NÃO UTILIZADOS, SABER SE O TRANSMISSOR É DE 2, 3 OU 4 FIOS, SE O MÓDULO UTILIZA FONTE EXTERNA OU NÃO.


COMO NESSE MÓDULO HÁ SOMENTE A OPÇÃO DE TENSÃO OU CORRENTE EM DUAS ENTRADAS, ENTÃO NO CORPO DO HARDWARE DEVERÁ HAVER UMA SELETORA;
COMO NO NOSSO EXEMPLO TRABALHAREMOS COM TENSÃO ENTÃO SELECIONAREMOS O A POSIÇAO OFF.
                                                 
                  CH 1   CH 2            


         ON      -        -        CORRENTE                   
        OFF     X       X       TENSÃO
               

VEJA NA FIGURA ABAIXO, NOTE QUE SE ENCONTRA INFORMAÇÕES COMO O NÍVEL DO SINAL E A SELEÇÃO ON/OFF (TENSÃO E CORRENTE PARA A INPUT)
NÃO CONSTA INFORMAÇÃO DA RESOLUÇÃO BINÁRIA, SENDO NECESSÁRIA CONSULTA EM CATÁLOGO DO FABRICANTE.

PARA ENDEREÇAR ESTE MÓDULO ;
TIPO DA VÁRIAVEL :  SLOT .  CANAL
  I:3.1            I:3.2            O:3.1           O:3.2

"ATENÇÃO PARA A RESISTÊNCIA DE CARGA A SER LIGADA NAS SAÍDAS ANALÓGICAS, DEVENDO PARA TENSÃO SER MAIOR OU IGUAL A 1 K OHM, E PARA SAÍDA EM CORRENTE DEVE SER DE ZERO A 500 OHMS NO MÁXIMO".

A RESOLUÇÃO DOS CONVERSORES A/D DE ENTRADA É 16 BITS.
A RESOLUÇÃO DOS CONVERSORES A/D DE SAÍDA É 14 BITS, SENDO UTILIZADO UMA WORD MAS DESCARTA-SE OS DOIS BITS MENOS SIGNIFICATIVOS.


Especificações de ENTRADA EM CORRENTE p/ os Módulos NI4, NIO4I, NIO4V

Resolução do Conversor . 16 bits
Faixa de Entrada (Operação normal) .                                  -20 a +20mA
Corrente de Entrada Máxima Absoluta .                              -30 a +30mA
Tensão de Entrada Máxima Absoluta .                                 ±7,5Vcc ou 7,5Vca RMS
Codificação de Entrada de Corrente
-20 a +20 mA                  =                                                   -16.384 a +16.384
Impedância de Entrada                                                         250 Ohms
Resolução                                                                             1,22070mA por LSB                                           
Fundo de Escala                                                                    20mA



Especificações de ENTRADA EM TENSÃO para os Módulos 1746-NI4, -NIO4I e -NIO4V


Faixa de Entrada                                                                  -10 a +10Vcc -1 LSB
Codificação de Entrada de Tensão                                         -32.768 a +32.767
Impedância de Entrada                                                          1 Mohms
Resolução                                                                              305,176mV por LSB
Fundo de Escala                                                                     10Vcc



Especificações de SAÍDA EM CORRENTE  para os Módulos 1746- NIO4I e NO4I

Resolução do Conversor                                                         14 bits
Localização de LSB na Palavra da Tabela
Imagem de E/S                                                                       0000 0000 0000 01XX
Faixa de Carga . 0 a 500Ohms
Reatância Máxima da Carga                                                   100mH
Codificação de Saída em Corrente
(0 a +21mA - 1 LSB)                                                               0 a +32764
Faixa de Saída (normal)                                                          0 a +20mA
Resolução                                                                               2,56348mA por LSB
Fundo de Escala                                                                      21mA




Especificações de SAÍDA EM TENSÃO para os Módulos 1746-NIO4V e -NO4V

Resolução do Conversor                                                           14 bits
Localização de LSB na Palavra da Tabela                                 

0000 0000 0000 01XX

Imagem de E/S

Faixa da Carga                                                                         1K a ¥ Ohms
Corrente de Carga Máxima                                                      10mA
Reatância de Carga Máxima                                                     1mF
Codificação de Saída em Tensão
(-10 a +10Vcc - 1LSB)                                                              -32768 a +32764
Faixa de Saída (normal)                                                           

-10 a +10V - 1LSB

Resolução                                                                                 1,22070mV por LSB
Fundo de Escala                                                                        10Vcc




CONVERSÕES DE ENTRADAS E SAÍDAS ANALÓGICAS ( TENSÃO E CORRENTE )
                                   

ENTRADA DE CORRENTE FÓRMULA=20mA / 16384x valor de entrada‚=corrente entrada (mA)

FAIXA DE CORRENTE	REPRESENTAÇÃO DECIMAL	BITS SIGNIFICATIVOS	RESOLUÇÃO LSB
-20 á +20 Ma	-16384 á +16384	15 bits	0,00122070mA
0 Á 20 Ma	0 á 16384	14 bits	0,00122070mA
4 á 20 Ma	3277 á 16384	13,67 bits	0,00122070mA

ENTRADA TENSÃO - FÓRMULA= 10V / 32.768 x valor de entrada = tensão de entrada (V)

FAIXA DE TENSÃO	REPRESENTAÇÃO DECIMAL	BITS SIGNIFICATIVOS	RESOLUÇÃO LSB
-10V a +10V - 1LSB	-32.768 a +32.767	16 BITS	0,305176mV
0 Á 10 V	0 Á 32767	16 BITS	0,305176mV
0 Á 5 V	0 Á 16384	14 BITS	0,305176mV
1 Á 5 V	3277 Á 16384	13, 67 BITS	0,305176mV

SAÍDA DE CORRENTE - FÓRMULA=32.768/ 21mA x saída em corrente desejada (mA)= valor decimal de saída

FAIXA DE CORRENTE	REPRESENTAÇÃO DECIMAL	BITS SIGNIFICATIVOS	RESOLUÇÃO LSB
0 á 21 Ma	0 Á 32764	13 bits	0,00256348mA
0 Á 20 Ma	0 á 31208	12,92 bits	0,00256348mA
4 á 20 Ma	6242 á 31208	12,6 bits	0,00256348mA

SAÍDA DE TENSÃO - FÓRMULA=32.768/ 10V x saída em tensão desejada (Vcc) = valor decimal de saída

FAIXA DE CORRENTE	REPRESENTAÇÃO DECIMAL	BITS SIGNIFICATIVOS	RESOLUÇÃO LSB
-10 á 10 V	-32768 Á 32764	14 bits	1,22070mV
0 Á 10 V	0 á 32764	13 bits	1,22070mV
0 Á 5 V	0 á 16384	12 bits	1,22070mV
1 Á 5 V	3277 á 16384	11,67 bits	1,22070mV

RESOLUÇÃO

QUANDO A CAIXA ESTIVER VAZIA ZERO % ---> O SINAL NA ENTRADA SERA -10V.
QUANDO A CAIXA ESTIVER CHEIA 100 % ---> O SINAL NA ENTRADA SERÁ +10V.
SABEMOS QUE CONVERSOR DE ENTRADA TEM RESOLUÇÃO DE 16 BITS, E QUE A REPRESENTAÇÃO DECIMAL PARA A ESSA FAIXA DE VOLTAGEM É DE -32768 Á +32767.
SEMPRE QUANDO O NÚMERO FOR NEGATIVO O CONTROLADOR UTILIZA-SE O BIT 15.
EXEMPLO;

                15 14 13 12 11 10  9  8  7  6  5  4  3  2  1  0

-32768 =     1  0   0   0   0   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0

-32767 =     1  1   1   1   1   1  1  1  1  1  1  1  1  1  1  1

-16384 =     1  1   0   0   0   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0

 16384 =     0  1   0   0   0   0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0

 32767 =     0  1   1   1   1   1  1  1  1  1  1  1  1  1  1  1


VEJAMOS OS GRÁFICOS DA SAÍDA ;

                                 

NESSE EXEMPLO TEMOS QUE TRABALHAR COM DUAS FUNÇÕES DIFERENTES, OU SEJA, DUAS FÓRMULAS, TEMOS QUE LIMITAR A SAÍDA A 3 CONDIÇÓES DE VALORES DE ENTRADA  0 À 32767 E 32769 À 65535, E QUANDO A ENTRADA FOR IGUAL Á 32768.
SENDO A FÓRMULA DA FUNÇÃO DIFERENTE PARA ESSAS FAIXAS DE ENTRADA.
A EXPLICAÇÃO É PORQUE QUANDO A ENTRADA É ZERO O VALOR É 0, E QUANDO A ENTRADA VAI PARA POR EXEMPLO -1, O VALOR DO BINÁRIO VAI PARA 32769, QUE É O INÍCIO DA FUNÇÃO 2.

  65535       á       32769  - são valores negativos , na verdade o 32769 equivale  a -1, quando for por exemplo -10v que equivale á -32767 em decimal, mas esse é o valor em decimal, em binário, como o processador utiliza sempre o bit 15 da palavra como a representação de negativo, ele exibirá o binário 1111 1111 1111 1111 , que se convertido será igual á 65536.
                               

QUANDO A ENTRADA ESTIVER ENTRE 0 À 32767; 
ACHANDO O B

F(X) =   AX   + B
15604 = A. 0  + B
B = 15604

ACHANDO O A
7802 = A. 16383,5 + 15604
A = -15604 / 32767

Q1 = IN . -15604 / 32767 +15604

LEMBRANDO QUE APÓS EXCEDER A CAPACIDADE DE ARMAZENAGEM DEVE-SE ANTES DO FIM DO SCAN RESETAR O BIT DE ARITHMETIC OVERFLOW.
NESSE CASO QUANDO A MAIOR ENTRADA SERÁ 32767 MULTIPLICADO POR 15604 SERÁ IGUAL Á 511296268, EXCEDERÁ O OVERFLOW E ATUARÁ O BIT ( DEVENDO ATÉ O FIM DO CICLO NA QUAL O CLP CHECARÁ SE O BIT DE OVERFLOW ESTÁ OK), ENTÃO DIVIDIRÁ POR 32767 SERÁ IGUAL A 15604 SUBTRAI-SE POR 15604 FICANDO IGUAL Á ZERO. ISSO QUER DIZER QUE QUANDO A ENTRADA FOR +9,999 V A SAÍDA SERÁ SERÁ ZERO. QUANDO A CAIXA ESTIVER CHEIA A VÁLVULA SE ENCONTRARÁ FECHADA AO MÁXIMO.

QUANDO A ENTRADA ESTIVER EM EXATO 32768
A SAÍDA SERÁ MÁXIMA, OU SEJA 31208, 20 mA.

QUANDO A ENTRADA ESTIVER ENTRE 32769 À 65535;

F(X) =   AX   + B

31208 = 65535 . A + B
B = 31208 - 65535A
A = (31208 - B) / 65535
15605 = A. 32769 + B
15605 = A . 32769 + 31208 - 65535.A
-15603 = - 32766.A
A = 15603/32766

B = 31208 - 65535 . 15603/32766
B = 0  ZERO

Q2 = IN . 15603 / 32766


FICANDO A TABELA DE SAÍDA EM FUNÇÃO DA ENTRADA TEMOS OS VALORES;

ENTRADA	TENSÃO ENTRADA	NÍVEL TANQUE %	SAÍDA  m.A	ABERTURA DA VÁLVULA %
0	0	50	10	50
8192	+ 2,5V	62,5	7,5	37,5
16384	+5V	75	5	25
24576	+ 7,5V	87,5	2,5	12,5
32767	+ 10V	100	0	0
32769	0V	50	10	50
40960	- 2,5V	37,5	12,5	62,5
49152	- 5V	25	15	75
57343	- 7,5V	12,5	17,5	87,5
65535	- 10V	0	20	100
32768	- 10V	0	20	100

ENTRADA	SAÍDA
0	15604
8192	11702,88095
16384	7801,761895
24576	3900,642842
32767	0
32769	15604,42858
40960	19504,94049
49152	23405,92858
57343	27306,44049
65535	31207,42858
32768	31208

FICANDO O SEGUINTE PROGRAMA EM LADDER;

OBS: Neste exemplo não utilizamos a instrução SCL disponível SLC 5/02, E SCP 
apenas nos controladores SLC 5/03 (OS302 ou posterior) e SLC 5/04 (OS 401 ou
posterior), utilizaremos em outro exemplo.
 

AO SE INSERIR UMA RANHURA DEVE-SE SELECIONAR O CÓDIGO DO MÓDULO, SE NÃO ENCONTRA-LO NA LISTA ENTÃO TEM QUE SE INSERIR O NÚMERO DA TABELA ABAIXO;

Cód. de Catálogo Código de Identificação do Módulo
1746-NI4          4401
1746-NIO4I      3201
1746-NIO4V     3202
1746-NO4I       5401
1746-NO4V      5402

RELAÇÕES DE POTÊNCIA

 PARA RELAÇÕES DE POTÊNCIA EM TELECOMUNICAÇÕES UTILIZA-SE A ESCALA LOGIRITÍMA dB, PELO FATO DE QUE O GANHO SER ELEVADÍSSIMO NA MAIORIA DAS VEZES, ENTÃO ADOTOU-SE A ESCALA LOGARÍTIMA E NÃO LINEAR.
O GANHO ( A ) É UMA RELAÇÃO ESTABELECIDA ENTRE A ENTRADA E A SAÍDA.

                                       GANHO
A = PO / PI
A = GANHO
PO = POTENCIA SAÍDA
PI = POTENCIA ENTRADA

                                                                    BEL

BEL É O LOGARÍTIMO NATURAL DO GANHO.
A (BEL) =  Log . ( PO / PI )
POR EXEMPLO, TEMOS UM AMPLIFICADOR RECEBENDO 100 WATTS NA ENTRADA E
GERANDO 100 000 000 000 000 WATTS NA SAÍDA, QUAL O GANHO DESTE AMPLIFICADOR?
A ( BEL ) = log . ( PO / PI )
A ( BEL ) = 12 dB

NOTE QUE SE O GANHO NÃO FOSSE DADO EM dB, DARIA UM VALOR MUITO ELEVADO.

PLC ALLEN BRADLLEY - BLOCOS AVANÇADOS

BLOCO MEQ - ( MASKED COMPARISON FOR EQUAL )

NESSE EXEMPLO O MASK É 256 EM DECIMAL OU SEJA 100000000 EM BINÁRIO. A ENTRADA I:1 É O SOURCE E A ENTRADA I:3 É O COMPARE.
QUANDO O PLC É LIGADO AS DUAS ENTRADA SÃO ZERO, ENTÃO ATIVA-SE A SAÍDA O:2/0, QUALQUER VALOR NA ENTRADA I:1 SOURCE NÃO ALTERA A SAÍDA EXCETO 256 QUE É O VALOR DE MASK. QUALQUER VALOR NA ENTRADA I:3 COMPARE DESLIGA A SAÍDA O:2/0. RESUMINDO, PARA SE ATIVAR A SAÍDA PODE -SE ASSUMIR QUALQUER VALOR EM SOURCE EXCETO O VALOR 256 E NÃO DEVE-SE TER NENHUM VALOR EM COMPARE QUE DESLIGARÁ A SAÍDA. SE EM SOURCE TIVER O VALOR 256 DESLIGARÁ A SAÍDA, QUE SE LIGARÁ APENAS SE EM COMPARE TIVER TAMBÉM O VALOR 256.

NESSE EXEMPLO O VALOR DO MASK É 115 DECIMAL QUE CORRESPONDE A 1110011 EM BINÁRIO. COMO O VALOR DE MASK POSSUI MAIS DE UM BIT COM VALOR 1, QUALQUER BIT CORRESPONDENTE NA ENTRADA I:3 AOS BITS QUE SÃO VERDADEIROS DE MASK DESLIGARÁ A SAÍDA O:6/0.


                       DECIMAL           BINÁRIO      
SOURCE   -        85                     1010101
MASK       -      115                     1110011
COMPARE-  (indiferente)

NESSE CASO A SAÍDA O:6/0 SERÁ ZERO POIS EM SOURCE TEMOS O BIT 6, 4 E O BIT 0 COMO SENDO VERDADEIRO, COINCIDINDO COM OS BITS DE MASK QUE DESLIGARÃO A SAÍDA, NO CASO OS BIT 6, 5, 4, 1 E O BIT 0. SE O VALOR DE COMPARE FOR IGUAL AO VALOR DE SOURCE A SAÍDA ENTÃO SERÁ IGUAL A 1 SENÃO SERÁ ZERO.

.6   .5   .4   .3   .2   .1   .0    
1    0     1    0    1    0    1       SOURCE
1    1     1    0    0    1    1       MASK
 PRECISA SER IGUAL        COMPARE
A SOURCE PARA LIGAR
SAÍDA           



BLOCO MWM  ( MOVE WITH MASK ) E  CLR ( CLEAR )

  

NESSE BLOCO MWM O VALOR DE MASK É 455 DECIMAL QUE CORRESPONDE A 111000111 EM BINÁRIO. POR EXEMPLO SE A ENTRADA I:3 TIVER UM VALOR IGUAL A 173 DECIMAL IGUAL A 10101101 EM BINÁRIO A SAÍDA O:6 SERÁ IGUAL A 133 DECIMAL QUE CORRESPONDE A 10000101. PORQUE O MASK SÓ PERMITE A PASSAGEM DOS BITS QUE CORRESPONDEM EM COLUNA COM VALOR POSITIVO DE MASK. EXEMPLOS;
                       DECIMAL           BINÁRIO        
SOURCE -       173                    10101101
MASK     -       455                   111000111
DEST       -       133                     10000101


                       DECIMAL          BINÁRIO      
SOURCE -        511                  111111111
MASK     -        455                   111000111
DEST       -        455                   111000111


                                          CONTROLE DE PROGRAMAS

AGORA EXEMPLOS DE BLOCOS QUE CONTROLAM O PROGRAMA.
NA FIGURA ABAIXO TEMOS OS BLOCOS CONTROLADORES DO PROGRAMA.
MCR - MASTER CONTROL RESET, SE ESTE BLOCO NÃO ESTIVER ATIVADO O PROGRAMA NÃO RODARÁ, NELE LIGA-SE O BOTÃO DE EMERGÊNCIA DE UMA MÁQUINA.
SUS - SE ATIVADO PASSA A CPU PARA O MODO STOP INSTANTÂNEAMENTE.
TND - SE ATIVADO FINALIZA O CICLO E REINICIA UM NOVO CICLO EM LADDER 2.
JSR - QUANDO ATUADO CHAMA A SUBROTINA INTERROMPENDO O CICLO EM LADDER 2, QUE SERÁ RETOMADO NO MESMO LOCAL APÓS FIM DE SUBROTINA OU RETORNA DE SUBROTINA, ISTO É SE NA SUBROTINA NÃO FOR ATIVADO O TND. 
SBR - UTILIZADO NO INÍCIO DE CADA SUBROTINA
RET - RETORNA IMEDIATAMENTE DE UMA SUBROTINA
JMP - JUMP, SE ATUADO SALTO PARA UMA LBL DE MESMA NOMENCLATURA
LBL - LABEL, SE JMP ATIVADO O PROGRAMA SALTO DE JMP E RETOMA EM LBL

LADDER 2:

 SUBROTINA U:3