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.EXERCÍCIO
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
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 ;
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
EXERCÍCIO 2
COLETAR UM SINAL DE 0 Á 10V DE UM TRANSMISSOR COM FAIXA DE 100 GRAUS Á 500 GRAUS CELSIUS E TRANSMITIR PARA UMA SAÍDA DIGITAL EM BCD O VALOR DA TEMPERATURA, UTILIZANDO O CARTÃO 1746 - NI4I E UM MÓDULO DIGITAL.
QUANDO IN = ZERO OUT = 100
ENTÃO ACHA-SE O VALOR DE B POIS;
Q = AX + B
100 = A . ZERO + B
100 = B
AGORA ACHA-SE O VALOR DE A SUBSTITUINDO COM O VALOR DE B;
Q = AX + B
500 = A. 32767 + 100
A = 400 / 32767
ENTÃO MONTA-SE A EQUAÇÃO DA SAÍDA;
Q = AX + B
Q = 400 / 32767 . IN + 100
NESSE CÁLCULO ACIMA FOI UTILIZADO A FÓRMULA MATEMÁTICA DE FUNÇÕES, MAS PODE-SE TAMBÉM ENCONTRAR PELO MÉTODO DA INSTRUMENTAÇÃO;
Q = AX + B
Q = AX + B
100 = A . ZERO + B
100 = B
AGORA ACHA-SE O VALOR DE A SUBSTITUINDO COM O VALOR DE B;
Q = AX + B
500 = A. 32767 + 100
A = 400 / 32767
ENTÃO MONTA-SE A EQUAÇÃO DA SAÍDA;
Q = AX + B
Q = 400 / 32767 . IN + 100
NESSE CÁLCULO ACIMA FOI UTILIZADO A FÓRMULA MATEMÁTICA DE FUNÇÕES, MAS PODE-SE TAMBÉM ENCONTRAR PELO MÉTODO DA INSTRUMENTAÇÃO;
Q = AX + B
Q = OUT
X = IN
A = INCLINAÇÃO --- QUE PODE SER CALCULADO PELA FÓRMULA;
INCLINAÇÃO = Inclinação=(escala máx.-escala mín.)/(entrada máx.-entrada mín.)
500 - 100 / 32767 - 0
INCLINAÇÃO = 400 / 32767
B = OFF SET
OFF SET = escala mínima - ( entrada mínima x inclinação)
OFF SET = 100 - ( 0 x 400 / 32767 )
OFF SET = 100
OUT = INCLINAÇÃO X IN + OFF SET
OUT = 400 / 32767 X IN + 100
FICANDO A TABELA;
E O PROGRAMA EM LADDER;
OUT = 400 / 32767 X IN + 100
FICANDO A TABELA;
| ENTRADA (TENSÃO) | ENTRADA (VALOR) | SAÍDA EM GRAUS C |
| 0v | 0 | 100 |
| 2,5v | 8192 | 200,0030519 |
| 5v | 16384 | 300,0061037 |
| 7,5v | 24576 | 400,0091556 |
| 10v | 32767 | 500 |
E O PROGRAMA EM LADDER;
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