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As memórias ROM são designadas como memória de programa por serem memórias que não podem ser alteradas em estado normal de funcionamento, porém têm a vantagem de não perderem as suas informações mesmo quando é desligada sua alimentação.

Tipo de Memória

Descrição

Observação

RAM DINÂMICA

Memória de acesso aleatório

  • Volátil

  • Gravada pelo usuário

  • Lenta

  • Ocupa pouco espaço

  • Menor custo

RAM

Memória de acesso aleatório

- Volátil

- Gravada pelo usuário

- Rápida

- Ocupa mais espaço

- Maior custo

ROM MÁSCARA

Memória somente de leitura

- Não Volátil

- Não permite apagamento

- Gravada pelo fabricante

PROM

Memória programável somente de leitura

- Não volátil

- Não permite apagamento

- Gravada pelo usuário

EPROM

Memória programável/

apagável somente de leitura

- Não Volátil

- Apagamento por ultravioleta

- Gravada pelo usuário

EPROM

EEPROM

FLASH EPROM

Memória programável/

apagável somente de leitura

- Não Volátil

- Apagável eletricamente

- Gravada pelo usuário

Estrutura

Independente dos tipos de memórias utilizadas, o mapa de memória de um controlador programável pode ser dividido em cinco áreas principais:

  • Memória executiva

  • Memória do sistema

  • Memória de status dos cartões de E/S ou Imagem

  • Memória de dados

  • Memória do usuário

MEMÓRIA EXECUTIVA

MEMÓRIA DO SISTEMA

MEMÓRIA DE STATUS

MEMÓRIA DE DADOS

MEMÓRIA DO USUÁRIO

Memória Executiva

É formada por memórias do tipo ROM ou PROM e em seu conteúdo está armazenado o sistema operacional responsável por todas as operações que são realizadas no CLP.

O usuário não tem acesso a esta área de memória.

Memória do Sistema

Esta área é formada por memórias tipo RAM, pois terá o seu conteúdo constantemente alterado pelo sistema operacional.

Armazena resultados e/ou operações intermediárias, geradas pelo sistema, quando necessário. Pode ser considerada como um tipo de rascunho.

Não pode ser acessada nem alterada pelo usuário.

Memória de Status de E/S ou Memória Imagem

A memória de status dos módulos de E/S são do tipo RAM. A UCP, após ter efetuado a leitura dos estados de todas as entradas, armazena essas informações na área denominada status das entradas ou imagem das entradas. Após o processamento dessas informações, os resultados serão armazenados na área denominada status das saídas ou imagem das saídas.

Memória de Dados

As memórias de dados são do tipo RAM, e armazenam valores do processamento das instruções utilizadas pelo programa do usuário.

Funções de temporização, contagem, artiméticas e especiais, necessitam de uma área de memória para armazenamento de dados, como:

  • valores pré-selecioandos ou acumulados de contagem e temporização;

  • resultados ou variáveis de operações aritméticas;

  • resultados ou dados diversificados a serem utilizados por funções de manipulação de dados.

Memória do Usuário

A UCP efetuará a leitura das instruções contidas nesta área a fim de executar o programa do usuário, de acordo com os procedimentos predeterminados pelo sistema operacional.

As memórias destinadas ao usuário podem ser do tipo:

  • RAM

  • RAM/EPROM

  • RAM/EEPROM

Tipo de Memória

Descrição

RAM

A maioria do CLPs utiliza memórias RAM para armazenar o programa d usuário assim como os dados internos do sistema. Geralmente associada a baterias internas que evitarão a perda das informações em caso de queda da alimentação.

RAM/EPROM

O usuário desenvolve o programa e efetua testes em RAM. Uma vez checado o programa, este é transferido para EPROM.

RAM/EEPROM

Esta configuração de memória do usuário permite que, uma vez definido o programa, este seja copiado em EEPROM. Uma vez efetuada a cópia, o CLP poderá operar tanto em RAM como em EEPROM. Para qualquer modificação bastará um comando via software, e este tipo de memória será apagada e gravada eletricamente.

III.3. DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA

Os dispositivos de entrada e saída são os circuitos responsáveis pela interação entre o homem e a máquina; são os dispositivos por onde o homem pode introduzir informações na máquina ou por onde a máquina pode enviar informações ao homem. Como dispositivos de entrada podemos citar os seguintes exemplos: leitor de fitas magnéticas, leitor de disco magnético, leitor de cartão perfurado, leitor de fita perfurada, teclado, painel de chaves, conversor A/D, mouse, scaner, etc. Estes dispositivos tem por função a transformação de dados em sinais elétricos codificados para a unidade central de processamento.

Como dispositivos de saída podemos citar os seguintes exemplos: gravador de fitas magnéticas, gravador de discos magnéticos, perfurador de cartão, perfurador de fita, impressora, vídeo, display, conversor D/A, canal de som, etc. Todos eles tem por função a transformação de sinais elétricos codificados pela máquina em dados que possam ser manipulados posteriormente ou dados que são imediatamente entendidos pelo homem.

Estes dispositivos são conectados à unidade central de processamento por intermédio de "portas" que são interfaces de comunicação dos dispositivos de entrada e saída.

A estrutura de E/S (entradas e saídas) é encarregada de filtrar os vários sinais recebidos ou enviados para os componentes externos do sistema de controle. Estes componentes ou dispositivos no campo podem ser botões, chaves de fim de curso, contatos de relés, sensores analógicos, termopares, chaves de seleção, sensores indutivos, lâmpadas sinalizadoras, display de LEDs, bobinas de válvulas direcionais elétricas, bobinas de relés, bobinas de contatoras de motores, etc.

Em ambientes industriais, estes sinais de E/S podem conter ruído elétrico, que pode causar operação falha da UCP se o ruído alcançar seus circuitos. Desta forma, a estrutura de E/S protege a UCP deste tipo de ruído, assegurando informações confiáveis. A fonte de alimentação das E/S pode também constituir-se de uma única unidade ou de uma série de fontes, que podem estar localizadas no próprio compartimento de E/S ou constituir uma unidade à parte.

Os dispositivos do campo são normalmente selecionados, fornecidos e instalados pelo usuário final do sistema do CLP. Assim, o tipo de E/S é determinado, geralmente, pelo nível de tensão (e corrente, nas saídas) destes dispositivos. Os circuitos de E/S são tipicamente fornecidas pelos fabricantes de CLPs em módulos, cada um com 4, 8, 16 ou mais circuitos.

Além disso, a alimentação para estes dispositivos no campo deve ser fornecida externamente ao CLP, uma vez que a fonte de alimentação do CLPs é projetada para operar somente com a parte interna da estrutura de E/S e não dispositivos externos.

III.3.1. CARACTERÍSTICAS DAS ENTRADAS E SAÍDAS - E/S

A saída digital basicamente pode ser de quatro tipos: transistor, triac, contato seco e TTL podendo ser escolhido um ou mais tipos. A entrada digital pode se apresentar de várias formas, dependendo da especificação do cliente, contato seco, 24 VCC, 110 VCA, 220 VCA, etc.

A saída e a entrada analógicas podem se apresentar em forma de corrente (4 a 20 mA, 0 a 10 mA, 0 a 50 mA), ou tensão (1 a 5 Vcc, 0 a 10 VCC, -10 a 10 VCC etc). Em alguns casos é possível alterar o ranger da através de software.

MÓDULOS DE ENTRADA

Os módulos de entrada são interfaces entre os sensores localizados no campo e a lógica de controle de um controlador programável.

Estes módulos são constituídos de cartões eletrônicos, cada qual com capacidade para receber em certo número de variáveis.

Pode ser encontrado uma variedade muito grande de tipos de cartões, para atender as mais variadas aplicações nos ambientes industriais. Mas apesar desta grande variedade, os elementos que informam a condição de grandeza aos cartões, são do tipo:

ELEMENTO DISCRETO : Trabalha com dois níveis definidos;

ELEMENTO ANALÓGICO : Trabalha dentro de uma faixa de valores.

ELEMENTOS DISCRETOS

BOTÃO

CHAVE

PRESSOSTATO

FLUXOSTATO

TERMOSTATO

FIM DE CURSO

TECLADO

CHAVE BCD

FOTOCÉLULA

OUTROS

CARTÕES

DISCRETOS

UCP

A entrada digital com fonte externa é o tipo mais utilizado, também neste caso a característica da fonte de alimentação externa dependerá da especificação do módulo de entrada. Observe que as chaves que acionam as entradas situam-se no campo.

As entradas dos CLPs têm alta impedância e por isso não podem ser acionadas diretamente por um triac, como é o caso do acionamento por sensores a dois fios para CA, em razão disso é necessário, quando da utilização deste tipo de dispositivo de campo, o acréscimo de uma derivação para a corrente de manutenção do tiristor. Essa derivação consta de um circuito resistivo-capacitivo em paralelo com a entrada acionada pelo triac, cujos valores podem ser encontrados nos manuais do CLP, como visto abaixo.

Se for ser utilizado um sensor capacitivo, indutivo, óptico ou indutivo magnético, saída à transistor com alimentação de 8 a 30 VCC, basta especificar um cartão de entrada 24 VCC comum negativo ou positivo dependendo do tipo de sensor, e a saída do sensor será ligada diretamente na entrada digital do CLP.

A entrada digital do tipo contato seco fica limitada aos dispositivos que apresentam como saída a abertura ou fechamento de um contato. É bom lembrar que em alguns casos uma saída do sensor do tipo transistor também pode ser usada, esta informação consta no manual de ligação dos módulos de entrada.

ELEMENTOS ANALÓGICOS

TRANSMISSORES

UCP

C.A.

C.A.

TACO GERADOR

C.A.

TERMOPAR

C.A.

TERMO RESISTÊNCIA

C.A.

SENSOR DE POSIÇÃO

C.A.

OUTROS

C.A. - Cartão Analógico

A entrada analógica em corrente é implementada diretamente no transmissor como mostra o diagrama.

A entrada analógica em tensão necessita de um shunt para a conversão do valor de corrente em tensão, como mostra o diagrama O valor do resistor shunt dependerá da faixa de saída do transmissor e da faixa de entrada do ponto analógico. Para tal cálculo utiliza-se a lei de ohm ( R = V / I).

TRATAMENTO DE SINAL DE ENTRADA

O tratamento que deve sofrer um sinal de entrada, varia em função de sua natureza, isto é, um cartão do tipo digital que recebe sinal alternado, se difere do tratamento de um cartão digital que recebe sinal contínuo e assim nos demais tipos de sinais.

A seguir é mostrado um diagrama onde estão colocados os principais componentes de um cartão de entrada digital de tensão alternada :

B.C.

C.C.

I.E.

I.El.

I.M.

UCP

Elementos Discretos

B.C. - Bornes de conexão: Permite a interligação entre o sensor e o cartão, geralmente se utiliza sistema “plug-in”.

C.C. - Conversor e Condicionador : Converte em DC o sinal AC, e rebaixa o nível de tensão até atingir valores compatíveis com o restante do circuito.

I.E. - Indicador de Estado : Proporcionar indicação visual do estado funcional das entradas.

I.El. - Isolação Elétrica : Proporcionar isolação elétrica entre os sinais vindos e que serão entregues ao processador.

I.M. - Interface/Multiplexação : Informar ao processador o estado de cada variável de entrada.

MÓDULOS DE SAÍDA

Os módulos de saída são elementos que fazem a interface entre o processador e os elementos atuadores.

Estes módulos são constituídos de cartões eletrônicos, com capacidade de enviar sinal para os atuadores, resultante do processamento da lógica de controle.

Os cartões de saída irão atuar basicamente dois tipos:

ATUADORES DISCRETOS : Pode assumir dois estados definidos.

ATUADORES ANALÓGICOS : Trabalha dentro de uma faixa de valores.

ATUADORES DISCRETOS

UCP

CARTÕES

DISCRETOS

VÁLVULA SOLENÓIDE

CONTATOR

SINALIZADOR

RELÉ

SIRENE

DISPLAY

OUTROS

De acordo com o tipo de elemento de comando da corrente das saídas, estas apresentam características que as diferem como as seguintes:

- saída a TRANSÍSTOR promove comutações mais velozes mas só comporta cargas de tensão contínua;

- saída a TRIAC tem maior vida útil que o tipo a contato seco mas só pode acionar cargas de tensão alternada;

- saída a CONTATO SECO pode acionar cargas alimentadas por tensão tanto contínua quanto alternada.

A ligação dos circuitos de entrada e ou saída é relativamente simples, dependendo apenas do tipo em questão.

A seguir vêm-se os diagramas de ligação dos vários tipos.

Uma boa prática de todo o profissional é ler o manual de instalação dos equipamentos. No que diz respeito às saídas digitais dos CLPs devem ser rigorosamente respeitados os limites de tensão, corrente e polaridade quando for o caso.

As saídas digitais independentes possuem a vantagem de poder acionar no mesmo módulo cargas de diferentes fontes sem o risco de interligá-las. Apresentam a desvantagem de consumir mais cabos.

As saídas digitais com ponto comum possuem a vantagem de economia de cabo.

Se neste tipo de saída for necessário acionar cargas com fontes incompatíveis entre si, será necessária a utilização de relés cujas bobinas se energizem com as saídas do CLP e cujos contatos comandem tais cargas.

ATUADORES ANALÓGICOS

UCP

CARTÕES

ANALÓGICOS

POSICIONADOR

CONVERSOR

INDICADOR

VÁLVULA PROPORCIONAL

ATUADOR ELÉTRICO

OUTROS

A saída analógica em corrente ou tensão é implementada diretamente no dispositivo em questão. É bom lembrar a questão da compatibilidade dos sinais, saída em tensão só pode ser ligada no dispositivo que recebe tensão e saída em corrente pode ser ligada em dispositivo que recebe corrente ou tensão, dependendo da utilização ou não do shunt de saída.

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