CursoAP1 2010

(1)

Curso de Aut

ó

_ó

matos Program

_{matos Program}

á

_á

veis

_veis

Introdu

(2)

O AUTOMÁTO PROGRAMÁVEL INDUSTRIAL

(PLC: Programmable Logic Controller)

É UM EQUIPAMENTO ELECTRÓNICO, PROGRAMÁVEL

EM LINGUAGEM NÃO INFORMÁTICA, CONCEBIDO

PARA CONTROLAR EM TEMPO REAL E EM

AMBIENTES INDUSTRIAIS PROCESSOS SEQUENCIAIS.

(3)

• O ELEMENTO DE CONTROLO (PLC) CONTROLA COM BASE NA INFORMAÇÃO DISPONIBILIZADA PELOS SENSORES E PELO PROGRAMA LÓGICO INTERNO, E ACTUA SOBRE OS ACTUADORES DA INSTALAÇÃO.

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Unidade central de processamento

Memória de programação (RAM,EPROM,EEPROM)

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• PROGRAM.

O PLC está em repouso, e pode receber ou enviar o programa a um periférico (consola, PC, …)

• MONITOR ou RUN.

O PLC executa o programa que tem na memória, permitindo em modo monitor a alteração de valores nos seus registos.

RUN

MONITOR

PROGRAM

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• CICLO DE SCAN

– Conjunto de tarefas que o autómato leva a cabo quando está a controlar um processo. • TAREFAS COMUNS: (SUPERVISÃO GERAL)

• LEITURA DAS ENTRADAS E ACTUAÇÃO SOBRE AS SAÍDAS • EXECUÇÃO DAS INSTRUÇÕES

• SERVIÇO AOS PERIFÉRICOS • TEMPO DE RESPOSTA

– Tempo necessário para levar a cabo as distintas operações de controlo. Em particular,

o tempo de resposta de um sistema (activação de um sinal de saída em relação a uma entrada) vem determinado principalmente por:

• TEMPO DE SCAN DO CPU

• TEMPO DE ON/OFF DOS MÓDULOS DE E/S

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Ciclo de Scan

Supervisão Actualização de E/S Serviço de periféricos Execução do programa Modo sequencial Tempo de ciclo Actualização de:

• Unidades básicas de E/S

• E/S remotas em SYSMAC BUS

• Unidades de E/S especiais

• Unidades de bus CPU

Serviços a:

• Unidades de E/S especias

• Unidades de bus

• Porto de periféricos e RS-232C

• Acesso a ficheiros

• Verificação do estado da bateria

• Leitura dos DIP-switches

• Verificação do barramento E/S

• Verificação da memória de programa

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Classificação dos Autómatos

• POR TIPO DE FORMATO

– COMPACTOS: Habitualmente integram no mesmo bloco, a alimentação,

entradas e saídas e/ou o CPU. Expandem-se, conectando-se a outros com características parecidas.

– MODULARES: São compostos por módulos ou cartas inseridas numa

rack com funções definidas: CPU, fonte de alimentação, módulos de E/S, etc … A expansão realiza-se mediante a ligação entre racks.

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Famílias de PLC’s segundo os níveis de aplicação

• CP1 – CJ1 – CS1 Conhecido um – Conhecidos todos!!!

• Mesma gama de Instruções para todos os PLCs

• Apenas um software para programar a gama completa de PLCs

Preço Funcionalidade

CJ1

Modular, Flexível e Potente

CJ1M CJ1 G CJ1H CJ1M-ETN CJ1G-LOOP CS1 Alta Fiabilidade (Redundância) CS1 G CS1 H CS1 D CP1

Simples, Compacto e FuncionalUm único S

oftware – C

x-One

Mesma Arqu

itectura, Lista Instr

uções, … Standard Todo-em-Um CP1L CP1H Low-Cost CP1E Tipo-E Tipo-N X, XA, Y CP1L-L CP1L-M

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• CRITÉRIOS :

– Número de E/S a controlar

– Capacidade da memória de programa – Capacidade da memória de Dados – Potência das instruções

– Velocidade de Processamento do CPU

– Possibilidade de ligação de periféricos, módulos especiais e comunicações.

– Etc…

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Selecção de um Autómato

• Numa instalação encontramos os seguintes sinais e elementos a controlar :

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Selecção de um Autómato - Definir Entradas e Saídas

• ENTRADAS • DIGITAIS

– 2 Fotocélulas

– 3 Botoneiras para comandos manuais – 1 Selector Manual/Automático – 1 Interruptor selecção – 3 Fins de curso – 2 Termostátos – 2 Detectores Inductivos – 1 Interruptor de Emergência • SAÍDAS DIGITAIS – 3 Contactores a 220 A.C. – 4 Indicadores – 4 Válvulas – 1 Sinalização de Alarme ANALÓGICAS

(13)

SOLUÇÃO

Um PLC com

15 E

digitais

12 S digitais

2 E

analógicas PT100

(14)

(15)

Iniciação à programação de PLC´s

Á

(16)

ÁREAS DE MEMÓRIA

• A memória do PLC encontra-se dividida em várias áreas, cada uma delas com um encargo e características distintas:

– ÁREA DE PROGRAMA:

Onde se encontra armazenado o programa do PLC. – ÁREA DE DADOS:

Usada para armazenar valores ou para obter informação sobre o estado do PLC. Encontra-se dividida por funções

– ÁREA DE SETUP:

Onde se encontra armazenada a configuração do PLC, denominada também “PLC Setup”.

(17)

• NOS PLC’s OMRON TODOS OS REGISTOS SÃO DE 16 POSIÇÕES ou BITS

• OS BITS NÃO SÃO MAIS DO QUE POSIÇÕES DE MEMÓRIA NAS QUAIS É POSSÍVEL RETER UMA INFORMAÇÃO LÓGICA;

LIGADO / DESLIGADO; VERDADEIRO / FALSO; ON / OFF; 1 / 0

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Nº BIT

msb lsb (PESO)

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ÁREAS DE MEMÓRIA - Endereçamento

• ENDEREÇOS

– Formato dos endereços : XXXX Número do canal (Registo)

YY Número de Bit (relé), (entre 00 e 15)

ex. 217.10 = CANAL 217, bit 10

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Áreas Memória e sua função

• A área CIO é idêntica à área IR dos anteriores modelos de autómatos. • De igual forma, não é necessário indicar o acrónimo CIO no

endereçamento.

• É nesta área de memória que são endereçadas a E/S físicas.

CIO

CIO CIO 0000

CIO 6143

Esta área está dividida em várias sub-áreas, cada uma com uma assignação específica

(20)

Áreas Memória e sua função

CIO CIO 0000

CIO 6143

Esta sub-área está assignada ao endereçamento dos módulos de E/S básicos. CIO 0000 CIO 0999 ÁREA DE E/S CIO

(21)

CIO CIO 0000

CIO 6143

Esta sub-área está assignada aos Data Links da Rede Controller Link

CIO 1000

CIO 1199 ÁREA DE

DATA LINK

Áreas Memória e sua função

(22)

CIO CIO 0000

CIO 6143

Esta sub-área está assignada a futuras utilizações.

Actualmente só pode se usada como área de trabalho.

CIO 1200

CIO 1499 ÁREA INTERNA

DE E/S

Áreas Memória e sua função

(23)

CIO CIO 0000

CIO 6143

Esta sub-área está assignada à troca de informação entre a CPU e os módulos de CPU-BUS.

Cada módulo ocupa 25 palavras.

CIO 1500

CIO 1899 ÁREA MÓDULOS

CPU-BUS

Áreas Memória e sua função

(24)

CIO CIO 0000

CIO 6143

Esta sub-área está assignada à troca de informação entre a CPU e os módulos de comunicação série instalados na CPU (Só CS1).

No CJ1 pode ser usada como área

CIO 1900

CIO 1999 ÁREA

COMMBOARD

Áreas Memória e sua função

(25)

CIO CIO 0000

CIO 6143

Esta sub-área está assignada à troca de informação entre a CPU e os módulos de E/S especiais. Cada módulo ocupa 10 palavras.

CIO 2000

CIO 2959 ÁREA MÓDULOS

DE E/S ESPECIAIS

Áreas Memória e sua função

(26)

CIO CIO 0000

CIO 6143

Esta sub-área está assignada aos

Bastidores remotos ligados ao módulo Mestre Sysmac Bus (Só CS1).

Cada Bastidor ocupa 10 canais e é possível ligar 5 Bastidores.

CIO 3000

CIO 3049 ÁREA SYSMAC

BUS

Áreas Memória e sua função

(27)

CIO CIO 0000 CIO 6143 CIO 3800 CIO 6143 ÁREA INTERNA E/S

Esta sub-área está assignada a futuras utilizações.

Actualmente só pode se usada como área de trabalho.

Áreas Memória e sua função

(28)

• Área de Trabalho

• Pode ser utilizada livremente para a lógica do programa, pois não existe qualquer tipo de assignação a esta área.

W

W000 15 0

Áreas Memória e sua função

(29)

• Área de Retenção

• O estados dos bits é mantido mesmo com o Autómato desligado.

H H000

H511

0 15

Áreas Memória e sua função

(30)

• Área Auxiliar

• Utilizada para informação e controlo de operações do Autómato

• Está dividida em duas partes: Uma de só leitura e outra de leitura e escrita.

A000 15 0

A447

A448 A

Área de só leitura

Área de leitura e escrita

Áreas Memória e sua função

(31)

• Área de Temporizadores

• Esta área é totalmente independente da área dos Contadores.

T0000

T4095

T

Áreas Memória e sua função

(32)

• Área de Contadores

• Esta área é totalmente independente da área dos Temporizadores.

C0000

C

Áreas Memória e sua função

(33)

• Área de Flags das Tarefas

• Correspondem às tarefas cíclicas 00 a 31

• Quando uma tarefa está habilitada a flag correspondente está a ON e a OFF quando a tarefa está desabilitada.

TK00

TK31

TK

Áreas Memória e sua função

(34)

• A área D é idêntica à área DM dos anteriores modelos de autómatos.

• De igual forma, os dados contidos nesta área mantêm o seu estado

quando o Autómato está desligado.

D D00000

Esta área está dividida em várias sub-áreas, cada uma com uma assignação específica

Áreas Memória e sua função

(35)

D D00000

D32767

Área dos Módulos de E/S Especiais (10 canais/Módulo)

Área dos Módulos de CPU-BUS (100 canais/Módulo) D20000 D29599 D30000 D31599

Áreas Memória e sua função

(36)

• A área E é idêntica à área D

• Existem vários bancos tendo cada um deles 32768 canais

• Dependentemente da CPU, o números dos bancos é maior ou menor

E0_00000 EC_00000

Banco 0 Banco C

Áreas Memória e sua função

(37)

• Área de Registo de Índices

• Estes registos são usados para o endereçamento indirecto.

• Contêm a área e o endereço pretendido.

IR00

IR15

IR

Áreas Memória e sua função

(38)

• Área de Registo de Dados

• Estes registos são usados para o endereçamento indirecto.

• Indicam o “offset” pretendido.

DR00

DR

Áreas Memória e sua função

(39)

Estas flags incluem as Flags Aritméticas tais como a Flag de Erro e a Flag Igual, as quais indicam os resultados da execução de uma

instrução, assim como as flags de sempre a ON e sempre a OFF. As Flags de Condição especificam-se com etiquetas (símbolos).

Áreas Memória e sua função

(40)

Iniciação à programação de PLC´s

Endere

(41)

Módulos Básicos de Entradas e Saídas

• São considerados módulos básicos de E/S:

• Família CS1

- Os módulos básicos de E/S do C200H

- Os módulos de E/S de Alta Densidade (Grupo 2) do C200H - Os módulos básicos de E/S do CS1

• Família CJ1

- Os módulos básicos de E/S do CJ1

Entradas DC (24 Vdc) AC (110...120Vac, 200..240Vac)

Saídas a Relé (8 ou 16 P.) Transístor (8 a 64 p.) ou Triac (8p.)

C200H-ID216 C200H-ID218 C200H-ID217 C200H-ID219 C200H-ID111 C200H-OD218 C200H-OD21B C200H-OD219

(42)

Módulos Básicos de Entradas e Saídas

• O endereçamento destes módulos está dependente da sua ordem no

bastidor. Não está dependente da posição, mas sim da sequência.

00 01 00 000 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010

(43)

Módulos Especiais

• São considerados módulos Especiais:

- Os módulos de E/S de Alta Densidade do C200H - Os módulos Especiais de E/S do C200H

- Os módulos Especiais de E/S do CS1 • Família CJ1

- Os módulos Especiais de E/S do CJ1

E/S Analógicas, Temperatura, Posicionamento, Alta Velocidade, CompoBus/S, Componet

C200H-ID215 C200H-ID501 C200H-OD215 C200H-OD501 C200H-MD501 C200H-MD215 C200H-MD115

(44)

Módulos Especiais

• O endereçamento destes módulos está dependente do número

seleccionado do switch frontal da carta.

00 01 00 000 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 2000 2009 2010 2019 E/S especiais E/S especiais

(45)

Módulos de CPU-Bus

• São considerados módulos de CPU-Bus:

- Os módulos de CPU-Bus do CS1 • Família CJ1

- Os módulos de CPU-Bus do CJ1

Comunicação Série, Ethernet, Controller Link, DeviceNet

CS1W-LC001 CS1W-SCU21 CS1W-ETN01 CS1W-ETN11 CS1W-CLK12 CS1W-CLK21 CS1W-CLK52 CS1W-DRM21 CS1W-SLK21 CS1W-SLK11 CJ1W-SCU41 CJ1W-SCU21 CJ1W-ETN11 CJ1W-CLK21 CJ1W-DRM21 CJ1W-SRM21

(46)

• O endereçamento destes módulos está dependente do número seleccionado do switch frontal da carta.

00 01 00 000 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 2000 2009 2010 2019 E/S especiais E/S especiais

Módulos de CPU-Bus

CPU BUS 1500 1524

(47)

(48)

(49)

As diferentes “ferramentas”

• Para aceder às diferentes ferramentas que o CX-Programmer dispõe,

é necessário em primeiro lugar criar um projecto.

Algumas ferramentas são diferentes consoante a família do PLC escolhido.

Para criar um novo projecto devemos efectuar uma das seguintes acções: - Através do menu File escolher a opção New

- Pressionar Ctrl + N - Pressionar o icon: - Criar um novo projecto

(50)

As diferentes “ferramentas”

Definir a família e modelo de Autómato pretendido, assim como o tipo de comunicação.

- Criar um novo projecto

Nome que identifica o PLC Família do PLC

Tipo de Comunicação Comentário sobre o PLC

(51)

As diferentes “ferramentas”

Modelo da CPU - Criar um novo projecto

Porta e

Velocidade Modem

(52)

As diferentes “ferramentas”

(53)

As diferentes “ferramentas”

Propriedades do PLC Nome do projecto

Variáveis Globais Editor da Tabela

de E/S Editor/Monitor das áreas de memória Editor de variáveis Locais Configuração do PLC Nome do programa (tarefa) Secções (blocos) de programa

Gestão do Memory Card (só CS1 e CJ1)

Visualização de erros Relógio do PLC

(54)

As diferentes “ferramentas”

- Editor da Tabela de E/S

CPU do PLC

Bastidor principal

Módulos montados no bastidor.

(55)

As diferentes “ferramentas”

- Editor da Tabela de E/S

Posição no bastidor Primeiro canal atribuído ao Módulo Número do Módulo Especial Designação do tipo de Módulo

As opções disponíveis dependem se o

CX-Programmer esta em Modo Off-line ou Online e se o PLC está em Modo Program ou Monitor/Run

(56)

As diferentes “ferramentas”

(57)

As diferentes “ferramentas”

- Configuração do PLC

Tempo para detecção de Power Off.

(58)

As diferentes “ferramentas”

(59)

As diferentes “ferramentas”

- Configuração do PLC

(60)

As diferentes “ferramentas”

- Visualização de Erros

(61)

As diferentes “ferramentas”

- Relógio do PLC

Sincronização com o PC

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As diferentes “ferramentas”

- Variáveis Globais e Locais

Globais

Locais

• Dentro do editor de variáveis globais declaram-se as variáveis que serão comuns a qualquer das tarefas que se definam para o projecto.

• As variáveis criadas nos editores de variáveis locais só serão visíveis nas tarefas onde tenham sido criadas e não nas outras.

(63)

As diferentes “ferramentas”

Como inserir uma nova variável...

Duplo click botão esquerdo do rato Click botão direito do rato sobre a área do editor Escolher a opção “Insert Symbol”

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As diferentes “ferramentas”

• As variáveis podem ser declaradas em distintos formatos:

BOOL Variável de um bit, os estados possíveis são 0-OFF e 1-ON.

UINT _{Variável de uma palavra em binário sem sinal.} INT _{Variável de uma palavra em binário com sinal}

UINT_BCD _{Variável de uma palavra em formato BCD (4 dígitos).} UDINT _{Variável de duas palavras em binário sem sinal}

DINT _{Variável de duas palavras em binário com sinal.}

UDINT_BCD _{Variável de duas palavras em formato BCD (8digitos).} ULINT Variável de quatro palavras em binário sem sinal.

(65)

As diferentes “ferramentas”

REAL Variável de 2 palavras (32Bits) com formato em vírgula flutuante

(formato IEEE). Este formato utiliza-se para as operações em vírgula Flutuante do CS1 e do CVM1-V2.

NUMBER Constante numérica em formato decimal. O valor pode ser com sinal

ou em virgula flutuante. Não se trata de uma variável, mas de um valor numérico a utilizar pela função.

CHANNEL Variável de uma palavra. Utiliza para compatibilidade com programas

Anteriores e faz referência a qualquer variável não boleana. O CX-P não pode verificar se a variável está a ser utilizada para valores BCD ou em binário.

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As diferentes “ferramentas”

• A importância de declarar as variáveis:

• Tendo as variáveis declaradas, o CX-Programmer pode efectuar uma correcta analise ao programa durante a compilação e antes de o enviar para o PLC.

• Caso esteja uma variável declarada como UINT_BCD como operando de uma função que unicamente opere com valores binários, o CX-Programmer avisa antes de efectua o Download.

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As diferentes “ferramentas”

É possível importar a lista de variáveis (símbolos) do excel para dentro do Editor, para isso basta efectuar um “copy”

No excel, devem ser criadas três colunas:

- Nome - Endereço - Comentário

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As diferentes “ferramentas”

- As várias janelas...

• No CX-Programmer temos 4 janelas que podemos alterar a sua visualização:

- “Project Workspace”

Estrutura em forma de árvore, que representa as várias ferramentas associadas ao PLC / Projecto.

(69)

As diferentes “ferramentas”

- “Output Window”

(70)

As diferentes “ferramentas”

- “Watch Window”

(71)

As diferentes “ferramentas”

- “Address Reference Tool”

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As diferentes “ferramentas”

• Gestor de malhas e secções do programa

(73)

(74)

(75)

(76)

SET.- Coloca o bit correspondente a ON quando a condição de execução é a

correcta, e mantêm o estado desse bit a ON mesmo que a condição de entrada se desactive.

SET

B B = Bit

SET e RSET

RSET.- Coloca o bit correspondente a OFF quando a condição de execução é a

correcta e mantêm o estado desse bit a OFF mesmo que a condição de entrada se desactive.

RSET

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(78)

KEEP

Utiliza-se para manter o estado do bit atribuído à instrucção mediante duas condições de execução (S e R). S é a entrada de SET. R é a entrada de RESET. KEEP B B = Bit S R

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(80)

(81)

(82)

(83)

DIFU e DIFD

DIFU.- Utiliza-se para colocar a ON o bit designado durante apenas um ciclo de scan.

Quando a condição de execução estiver ON activar-se-á o bit correspondente no flanco ascendente da condição de execução e durante apenas um ciclo de scan.

DIFD.- Utiliza-se para colocar a ON o bit designado durante apenas um ciclo de scan.

Quando a condição de execução estiver ON activar-se-á o bit correspondente no flanco descendente da condição de execução e durante apenas um ciclo de scan.

(84)

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• Existe uma nova forma de diferenciar os contactos que além de ser mais simples de programar, poupa um contacto auxiliar.

• As anteriores funções DIFU(013) e DIFD(014), continuam disponíveis.

No momento em que introduzimos o contacto é possível indicar a diferenciação ascendente ou descendente.

(86)

• Neste exemplo podemos constatar a facilidade de programação e o contacto auxiliar que é poupado.

• Pretende-se que a função MOV só seja executada no flanco

ascendente do contacto 000.00

Contacto auxiliar

(87)

(88)

• São instruções intermédias idênticas ao DIFU(013) e DIFD(014), mas que não necessitam de um contacto auxiliar.

(89)

(90)

(91)

(92)

Temporizador

TIM

Um temporizador activa-se quando a sua condição de execução está a ON e efectua o resete quando a condição de execução fica OFF. Uma vez activada mede em unidades de 0.1 seg.

A gama dos valores de configuração (SV) vai de 000.0 a 999.9 (16 min e 39,9 seg) sem escrever o ponto decimal. O valor do temporizador deve estar em BCD, caso contrário dará erro.

(93)

Diagrama de funcionamento:

(94)

(95)

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(97)

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• Temos disponíveis os seguintes temporizadores: • TIM – Decremental 0,1s (0 a 999,9s)

• TIMH(015) – Decremental 0,01s (0 a 99,99s)

• TIMHH(540) – Decremental 0,001s (0 a 9,999s)

• TTIM(087) – Incremental 0,1s (0 a 999,9s)

• TIML(542) – Decremental 0,1s (0 a 9999999,9s) “115 dias”

• MTIM(543) – Incremental 0,1s (0 a 999,9s) “8 patamares de SV”

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Contador CNT

O contador utiliza-se para descontar a partir do valor de configuração (SV), quando a condição de execução passa de OFF a ON. Se a condição de execução permanece a ON ou OFF, o contador mantêm o seu estado. Mesmo que a alimentação se perca, o contador continua com o seu valor.

O contador possui duas condições de execução: - CP entrada de impulso de contagem. - R entrada de reset do contador.

(101)

Contador Reversível CNTR

CNTR(12).- Um contador reversível é utilizado para contar entre zero e um valor

configurado (SV) de acordo com as alterações de três condições de execução de entrada:

a entrada de contagem é incrementada (II). a entrada de contagem é decrementada (DI). a entrada de reset (R).

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Diagrama de funcionamento

O valor presente do contador (PV) modifica o seu valor em função das seguintes condições:

PV=PV+1ÆFlanco de subida na entrada II. PV=PV-1ÆFlanco de subida na entrada DI.

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(104)

(105)

CMP(20) compara S1 e S2 e

envia o resultado aos

indicadores EQ, LE ,GR,LT ou GT.

Precau

Precauççõesões GR GR: ON se S1 : ON se S1 ≥≥ S2 / S2 / GTGT: ON se S1 > S2: ON se S1 > S2 EQ EQ: ON se S1 = S2. : ON se S1 = S2. LE LE: ON se S1 : ON se S1 ≤≤ S2 / S2 / LTLT: ON se S1 < S2.: ON se S1 < S2.

Comparação

(106)

(107)

Comparação

• Existem novas instruções de comparação que têm a principal

característica a de serem instruções intermédias.

• Estão disponíveis instruções para diferentes tipos de dados (binário, dupla word, vírgula flutuante, etc...)

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Comparação

• Pretende-se efectuar um SET ao contacto H500.13 quando o contacto

0.00 for a ON e o valor do D23000 estiver compreendido entre 100 e 200.

Contacto Auxiliar

Necessidade

de usar TR _{Neste exemplo o contacto}

auxiliar W300.00 não é totalmente necessário, mas

(109)

Comparação

• Pretende-se efectuar um SET ao contacto H500.13 quando o contacto

0.00 for a ON e o valor do D23000 estiver compreendido entre 100 e 200.

Novo Método

9 Mais fácil de programar 9 Mais fácil de entender 9 Menor espaço ocupado

(110)

(111)

(112)

MOV(21)

MOV(21) copia o contecopia o conteúúdo de S para D.do de S para D

(113)

(114)

BSET(71) copia o conteúdo de S a todos os

canais desde St até E.

(115)

(116)

XFER(70) transfere os conteúdos de S, S+1, ...,

para D, D+1, …, de uma forma consecutiva

(117)

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