automacao industrial marianosjps
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UNIVERSIDADE da BEIRA
INTERIOR
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Textos de apoio às aulas
PROF. SÍLVIO JOSÉ PINTO SIMÕES MARIANO
PROF. PEDRO MIGUEL FIGUEIREDO DINIS OLIVEIRA GASPAR
i
ÍNDICE
Capítulo 1. Introdução .............................................................................................................. 1
1.1 Perspectiva histórica ............................................................................................................... 3
1.2 Controlo e automação .............................................................................................................. 4
1.3 Tipos de automação ................................................................................................................. 5
1.4 Sistemas automáticos .............................................................................................................. 6
Capítulo 2. Autómatos Programáveis (PLC–Programmable Logic Controllers) ............................................................................................................ 9
2.1 Introdução aos PLCs .............................................................................................................. 11
2.2 Classificação dos autómatos programáveis ................................................................. 12
2.3 Estrutura dos autómatos programáveis ....................................................................... 14
2.3.1 Unidade de Processamento Central (CPU) ....................................................... 15
2.3.2 Unidade de memória ................................................................................................. 16
2.3.3 Alimentação .................................................................................................................. 17
2.3.4 Periféricos ...................................................................................................................... 17
2.3.5 Entradas/Saídas (I/O) .............................................................................................. 18
2.3.6 Módulos de Entradas/Saídas numéricas .......................................................... 19
2.3.7 Módulos de Entradas/Saídas analógicas .......................................................... 19
2.3.8 Módulos de contagem ............................................................................................... 19
2.3.9 Controlo de movimento ........................................................................................... 20
2.3.10 Módulos de visão ...................................................................................................... 20
2.3.11 Módulos de interface com o utilizador ............................................................ 22
2.3.12 Ligação de autómatos em rede ........................................................................... 22
2.4 Programação de Autómatos ............................................................................................... 23
2.4.1 Fases de funcionamento .......................................................................................... 23
2.4.2 Tempo de ciclo ............................................................................................................. 24
2.5 Linguagem de programação dos autómatos ............................................................... 25
2.5.1 Lista de instruções ..................................................................................................... 27
2.5.2 Diagrama de contactos ............................................................................................. 28
ii
2.6 Grafcet .......................................................................................................................................... 30
2.7 Introdução às redes de automação .................................................................................. 33
2.7.1 Rede de Comunicação industrial ........................................................................... 33
2.7.2 Redes utilizadas em automação industrial ....................................................... 41
2.7.3 Descrição de algumas redes .................................................................................... 43
2.7.4 Redes locais .................................................................................................................... 50
2.7.4.1 Ethernet industrial .......................................................................................... 50
2.7.4.2 Análise actual sobre as redes industriais ............................................... 51
Capítulo 3. Autómato TWIDO da Sheneider Electric .............................................. 53
3.1 O autómato TWIDO ................................................................................................................ 55
3.2 Linguagens, objectos, instruções e funções .................................................................. 56
3.2.1 Linguagens ..................................................................................................................... 56
3.2.2 Objectos ........................................................................................................................... 59
3.2.3 Instruções ....................................................................................................................... 68
3.2.4 Funções ............................................................................................................................ 77
3.3 O Software TWIDO.................................................................................................................. 82
3.4 Configuração do “HARDWARE” ......................................................................................... 86
3.5 Exemplo de aplicação ............................................................................................................ 90
3.5.1 Análise da aplicação ................................................................................................... 91
3.5.2 Ligação do autómato .................................................................................................. 94
3.5.3 Criação do programa .................................................................................................. 95
3.5.4 Ligação ao autómato, transferência e execução do programa .................. 99
3.6 Formas de funcionamento em ciclo .............................................................................. 101
3.7 Arranque a quente e arranque a frio ............................................................................ 103
3.8 Eventos ..................................................................................................................................... 105
3.9 Modo de funcionamento - modo RUN e STOP .......................................................... 107
3.10 Salvaguarda do programa e de dados ....................................................................... 108
3.11 Diagnóstico pelos sinalizadores e bits do sistema ............................................... 111
3.12 Comunicações ..................................................................................................................... 115
3.12.1 As portas de comunicação .................................................................................. 115
3.12.2 Comunicação MODBUS ........................................................................................ 115
3.12.3 Comunicação ASCII ............................................................................................... 118
iii
3.12.4 Comunicação Ethernet ......................................................................................... 119
3.12.5 Comunicação CANopen ........................................................................................ 124
Capítulo 4. A Plataforma TSX Premium ..................................................................... 131
4.1 O Autómato TSX Premium ................................................................................................ 133
4.1.1 Generalidades ............................................................................................................. 133
4.1.2 Características ............................................................................................................ 134
4.1.3 Estrutura da memória ............................................................................................. 134
4.1.4 Diagnóstico .................................................................................................................. 135
4.1.5 Rack TSX RKY 8 ......................................................................................................... 137
4.2 Carta analógica TSX AEY 414 .......................................................................................... 138
4.3 Carta analógica TSX ASY 410 ........................................................................................... 140
4.4 Módulos discretos ................................................................................................................ 143
4.4.1 Módulo de entradas TSX DEY 16D2 .................................................................. 144
4.4.2 Módulo de saídas TSX DSY 16T2 ........................................................................ 144
4.5 Módulo de comunicação TSX ETY PORT ..................................................................... 145
4.6 Consola Magelis XBT GT1335 ......................................................................................... 146
4.6.1 Comunicação ............................................................................................................... 148
4.7 Hub ........................................................................................................................................... 148
4.8 “Software” de programação PL7 Pro ............................................................................ 149
4.8.1 Ambiente de programação .................................................................................... 150
4.8.2 Desenvolvimento de uma aplicação .................................................................. 152
4.8.3 Regulação PID ............................................................................................................ 160
4.9 - Vijeo Designer ...................................................................................................................... 162
4.9.1 Desenvolvimento de uma aplicação .................................................................. 164
Bibliografia ................................................................................................................................... 169
Capítulo 1
INTRODUÇÃO
3
1.1 Perspectiva histórica
A história da automação industrial começa com a criação das linhas de montagens de
automóveis, com Henry Ford, na década de 20. Desde então o aumento tecnológico nas
diversas áreas de automação industrial tem progredido de forma significativa,
nomeadamente nestas duas últimas décadas, o que se deve, em grande parte, ao avanço
da micro electrónica, proporcionando um aumento na qualidade e quantidade de
produção, bem como a redução de custos.
O Controlador Lógico Programável−PLC (“Programmable Logical Controller”) surgiu na
década de 60, mais propriamente em 1968 na General Motors Corporation, com o
objectivo da redução dos elevados custos associados aos inflexíveis sistemas de controlo
feitos com relés, nomeadamente o alto consumo de energia, a difícil manutenção e
modificação de comandos e as onerosas alterações na cablagem. Os primeiros critérios de
desenho para o controlador lógico programável assentavam nas premissas de (1) resistir
no ambiente industrial, (2) ser fácil de programar, (3) poder ser facilmente substituído e
permitir expansibilidade futura, (4) ser competitivo em termos económicos com os
tradicionais sistemas de relés, (5) ser construído de forma modular, (6) ter capacidade
para comunicar com um sistema central e (7) ter um funcionamento simples para ser
facilmente interpretado por funcionários com menor qualificação.
Assim, a implementação do primeiro PLC foi em 1969, este, apesar de estar em
conformidade com as premissas referidas, tinha CPU (“Central Processing Unit”) e
memória com pouca velocidade, tendo apenas funções de ligar e desligar máquinas de
processos com operações repetitivas. Em 1971, a tecnologia dos PLCs generalizou-se e
quase toda a indústria começou a utilizá-los nas suas linhas de produção. Nos anos 90
foram criados programas de computador com a tentativa de obter maior produtividade,
qualidade e competitividade. A integração entre o chão de fábrica, ambiente corporativo e
sistema organizacional de produção passam a ser tomadas decisões dentro do mais alto
grau do conceito de qualidade, baseado em dados concretos e actuais que são originados
nas mais diferentes unidades de controlo.
4
Os fabricantes de PLCs compreenderam a necessidade de uma interface para os sistemas
de controlo e passaram a produzir sistemas de controlo e aquisição de dados SCADA
(Supervisory Control and Data Aquisition), começando a “produzir o pacote” software
mais hardware SCADA mais PLC. Havia a necessidade de dotar os instrumentos de mais
“inteligência” e fazê-los comunicar em rede, então o velho padrão 4-20mA em
transmissão de sinais analógicos tinha que ceder lugar à transmissão digital; aproveitando
o protocolo da cablagem já existente HAR (Highway Addressable Remote Transducer),
fazia-se transmitir sinais digitais sobre sinais analógicos.
Actualmente os PLCs são sistemas de controlo muito mais evoluídos, podemos encontrá-
-los em processos de engarrafamento, empacotamento, transporte e manuseamento de
materiais, geração de energia, sistemas de controlo residencial, sistemas de segurança,
montagens automatizadas, linhas de pintura, sistemas de tratamentos de água, ou seja, na
indústria em geral.
1.2 Controlo e automação
O controlo e automação estão na área dedicada ao controlo de processos industriais, onde
se utilizam sensores, actuadores, sistemas de controlo, sistemas de supervisão e aquisição
de dados, bem como métodos com recursos da electrónica, da mecatrónica e da
informática. O controlo baseia-se na modelação matemática de sistemas diversos,
analisando o seu comportamento dinâmico, e usando a teoria de controlo para calcular os
parâmetros de um controlador que faça o sistema evoluir da forma desejada.
A automação é a tecnologia relacionada com a aplicação de sistemas mecânicos,
eléctricos e electrónicos, sendo baseada na engenharia de controlo, fazendo evoluir um
processo manual para um processo semi-automático ou totalmente automático. A
automação é plena quando uma linha de produção funciona completamente sem a
intervenção humana, agindo pelo controlo das próprias máquinas e controladores.
Em termos gerais, os objectivos a atingir com a automação podem-se enquadrar em dois
grandes níveis, a segurança e o mercado. No primeiro pretende-se a melhoria de
5
condições de trabalho e de segurança de pessoas e bens. No segundo pretende-se
aumentar a produtividade e a competitividade global do produto e da empresa.
Deste modo, podemos apontar como principais objectivos da automação industrial a
diminuição dos custos, a maior produtividade, a maior flexibilidade, a melhor qualidade,
a maior segurança e a integração.
1.3 Tipos de automação
À evolução tecnológica, quer ao nível informático quer ao nível de componentes
industriais, têm correspondido formas cada vez mais avançadas de concepção e unidades
automáticas de produção. Deste modo, podemos distinguir os tipos de automação como
fixa, programável e flexível.
A automação fixa é caracterizada pela rigidez da configuração do equipamento, pois uma
vez projectada determinada configuração de controlo, não é mais possível a sua alteração
sem modificação no circuito físico. Este tipo de tecnologia só é justificado em produtos
de elevado volume de produção.
Na automação programável o equipamento é projectado com a capacidade de se ajustar a
alterações da sequência de fabrico quando se pretende alterar o produto final. Este
equipamento em relação ao de automação fixa é mais genérico e tem uma taxa de
produção inferior, é mais flexível e é mais adequado à produção tipo lote. Este tipo de
automação é controlado por programas onde ao fim da produção tipo lote o sistema pode
ser reprogramado. São exemplos as máquinas de comando numérico e algumas
aplicações de robôs industriais.
A automação flexível é uma extensão da automação programável. Neste caso o sistema
pode produzir várias combinações de produtos sem necessidade de os organizar em lotes
separados. Existe uma capacidade de ajustamento dos programas a diferentes produtos e
de ajustamento de elementos físicos da produção sem que se tenha que parar a produção.
A alteração do software é normalmente feita off-line num nível hierárquico superior e é
transmitida ao computador do processo via rede.
6
1.4 Sistemas automáticos
De uma maneira geral, um sistema automático é constituído por duas partes, uma é a
parte operativa (ou de potência) e a outra parte de comando (ou automatismo).
A parte de comando elabora as operações necessárias para a execução do processo em
função da informação que recebe à entrada e da informação de retorno da parte
operativa. De um modo simples, poder-se-á dizer que o sistema automático é “fixo” ou
“flexível” consoante a parte de comando trabalhe, respectivamente, em hardware ou
software.
Figura 1.1 Partes constituintes de um sistema automático
A parte operativa é o sistema a automatizar através da parte de comando. Este sistema é
constituído pelo processo físico, por actuadores e sensores que estabelecem a ligação à
parte de comando. A informação é enviada por esta, via amplificadores e actuadores,
sendo o estado da parte operativa fornecido pelos sensores.
Os automatismos que constituem a parte de comando, de acordo com a sua tecnologia,
podem ser do tipo cablada ou programada.
PARTE OPERATIVA PARTE de COMANDO
Actuadores Amplificadores
Actuadores Sensores
Processamento
Diálogo
Comunicações
Outras partes de comando
7
Figura 1.2 Diagrama de tecnologias de automação
As tecnologias cabladas são genericamente usadas em equipamentos em que ou a
complexidade do automatismo é muito baixa, ou o número de equipamentos é muito alto.
Os autómatos programáveis são usados com equipamentos cujo controlo é de
complexidade média (pequenas linhas de produção), e alta (controlo de processos
industriais), onde se exige flexibilidade e possibilidade de comunicação. Estão muitas
vezes associados a linhas de fabrico complexas com equipamentos de volume de
automação elevado.
Os minicomputadores são usados normalmente em aplicações de gestão e integração da
produção, onde é necessária maior capacidade de cálculo e existe maior volume de
informação. Ocupam o nível mais elevado na cadeia de controlo.
Uma unidade produtiva moderna pode integrar elementos de cada um dos tipos de
automação mencionados anteriormente. Podemos definir como elementos da automação
industrial, os elementos de transporte e os elementos de manipulação. Por exemplo, são
elementos de transporte os tapetes rolantes e elevadores e são elementos de manipulação
os veículos guiados (AVG) e robôs.
Podemos ainda definir os elementos de processamento, máquinas de comando numérico e
elementos de controlo, os computadores e autómatos programáveis.
TECNOLOGIA DOS AUTOMATISMOS
Pneumática
Electrónica
(Estática)
Tecnologia Programada
Minicomputa-
dores
Autómatos
Programáveis
Microproces-
sador
Tecnologia cablada
Fluida Eléctrica
Relés
Capítulo 2
AUTÓMATOS PROGRAMÁVEIS
(PLC–Programmable Logic Controllers)
Autómatos programáveis
11
2.1 Introdução aos PLCs
O autómato programável é, actualmente, o meio mais utilizado para a realização de
circuitos de automação industrial. Existem autómatos desde as poucas centenas de euros
até aos milhares e, por isso, só em situações muito pontuais e simples, é que se não
justifica a sua utilização.
Segundo a norma DIN 19237, a definição de autómato programável é a seguinte:
“equipamento eléctrico programável por técnicos de instrumentação industrial (pessoal
não informático) destinado a controlar, em tempo real e em ambiente industrial, máquinas
ou processos sequenciais”.
Um Controlador Lógico Programável é um computador especializado, baseado num
microprocessador que desempenha funções de controlo de diversos tipos e níveis de
complexidade. Geralmente as famílias de PLCs são definidas pela capacidade de
processamento de um determinado número de entradas e/ou saídas (I/O). Podemos dizer
que um PLC é um equipamento electrónico digital com hardware e software compatíveis
com aplicações industriais, que utiliza uma memória programável para armazenar
internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica,
sequencial, temporização, contagem e aritmética, controlando por meio de modos e
saídas, vários tipos de máquinas ou processos.
O PLC é o controlador indicado para lidar com sistemas discretos (variáveis digitais), ou
seja, que assumem valores dentro de um conjunto finito. Podem também lidar com
variáveis analógicas definidas por intervalos de valores de corrente ou tensão eléctrica.
Os PLCs estão muito difundidos nas áreas de controlo de processos ou de automação
industrial, sendo que no primeiro caso aplica-se mais à indústria do tipo contínuo.
Os PLCs têm capacidade de comunicação de dados que permitem conectar à interface de
operação. Cada fabricante estabelece um protocolo para as trocas de informação entre si,
sendo os mais comuns o Modbus (Modicon – Schneider Electric), o Profibus (Siemens),
o Unitelway (Telemecanique – Schneider Electric) e o DeviceNet (Allen Bradley).
O autómato é programado pelo utilizador e tem funcionamento cíclico assegurado por um
programa que, devido à facilidade de uso, entrou definitivamente na automatização dos
Autómatos programáveis
12
pequenos e dos grandes sistemas. Este pode ser considerado como um computador cujos
arquitectura, sistema operativo, linguagem de programação, entradas/saídas e forma
construtiva estão especialmente adaptados para aplicações de controlo industrial. Está
concebido para funcionar em ambientes agressivos (temperatura, vibrações, micro cortes
na tensão, ruído eléctrico, etc.) e é por isso também um equipamento muito robusto.
Nos dias de hoje, a utilização do autómato programável tornou-se praticamente
inevitável, pois permite a rápida e fácil reprogramação dos sistemas que, num passado
recente, com a tecnologia cablada, seria impossível de realizar num curto intervalo de
tempo e a custos suportáveis.
A aplicabilidade dos autómatos é imprescindível para a competitividade de hoje, eles
podem estar presentes em gruas, máquinas de cortar pedra, escadas rolantes, portas
automáticas, elevadores, semáforos, controlo de iluminação, edifícios inteligentes, linhas
de montagem de fábricas e em muitas outras aplicações.
O futuro dos PLCs está hoje ligado à sua integração com outros dispositivos de controlo,
integrando-se em redes de comunicação, para combinar as suas capacidades com sistemas
de controlo numérico, robôs e sistemas CAD/CAM (projecto e fabricação assistida por
computador). Os avanços em termos tecnológicos, nomeadamente os novos dispositivos
gráficos, os sistemas de interacção Homem - Máquina (HMI) mais evoluídos (módulo de
voz), e as melhorias em termos de software, não deixam dúvidas que os PLCs serão, cada
vez mais, elementos fundamentais na indústria do futuro.
2.2 Classificação dos autómatos programáveis
A classificação dos autómatos programáveis em categorias foi estabelecida inicialmente
com base nos seguintes critérios:
- número de entradas/saídas que admitem;
- tipo de acções que podem executar.
Autómatos programáveis
13
Os PLCs dividem-se em duas grandes classes, os compactos e os modulares, conforme a
sua construção, num corpo único expansível com módulos de entradas e saídas lógicas,
ou construídos em módulos, cada um com o seu tipo de função. Os compactos integram
no mesmo bloco todos os elementos necessários ao seu funcionamento (CPU, memória,
I/O e fonte de alimentação), os modulares são constituídos por diversos módulos que se
associam de forma a obter a configuração ideal para cada aplicação.
Podemos ainda classificar os autómatos como de gama baixa, média ou alta. Os aspectos
de maior relevo nesta classificação são a existência ou não de capacidade de aquisição de
sinais analógicos e, o seu processamento digital e a existência ou não de ligação em rede
e versatilidade nesta ligação.
Os autómatos programáveis de gama baixa:
• apenas possuem unidades lógicas de entrada e saída;
• o número de I/O disponível é baixo, sendo fixo ou expansível até 128 I/O;
• têm em geral uma construção compacta. Actualmente podem ser ligados em rede
mas, em geral, como escravos.
Os autómatos programáveis de gama média e alta:
• têm construção modular;
• permitem a adição de módulos analógicos e digitais;
• podem ser ligados em rede como mestres ou escravos.
• permitem a adição de cartas especiais (cartas de comando de eixos, cartas de
contagem, cartas de comunicação, etc.)
A principal distinção dos autómatos de gama média e gama alta é a sua capacidade de
processamento e a memória disponível.
Autómatos programáveis
14
2.3 Estrutura dos autómatos programáveis
Os elementos básicos de um autómato programável são:
• unidade central de processamento (CPU);
• memória de programa e de dados;
• entradas e saídas (Inputs e Outputs);
• alimentação;
• periféricos
Figura 2.1 Estrutura básica de um autómato programável
Um autómato programável tem uma interacção com o exterior, onde o “bus” de I/O é
bastante desenvolvido e robusto. A correspondência entre os elementos da estrutura e as
unidades físicas que o realizam dependem da gama a que o autómato pertence.
Genericamente os componentes de um autómato dividem-se em dois grupos principais, a
unidade de processamento central e o sistema de entrada/saída (I/O).
Alimentação
Memória
Programa Dados
Periféricos
(Consola, PC, etc.)
Entradas
(Inputs)
Saídas
(Outputs)
CPU
(Unidade Central de
Processamento)
Autómatos programáveis
15
Figura 2.2 Configuração típica de um “bus” I/O
2.3.1 Unidade de Processamento Central (CPU)
Os componentes principais da unidade de processamento central são o processador e a
memória. O processador é responsável pela aquisição das entradas e geração das saídas,
de acordo com as instruções na memória e funções internas. A memória tem como função
o armazenamento das instruções dos programas, estados dos I/O, estados internos e
dados. Encontramos ainda no CPU a unidade de interconexão ao I/O, responsável pela
comunicação entre eles.
A Unidade Central de Processamento (ou microprocessador) é o “cérebro” do autómato,
onde se realizam as operações aritméticas, lógicas e funções de controlo. Lê os valores
lógicos das entradas presentes na memória, executa as operações determinadas pelas
instruções que constituem o programa e actualiza na memória o valor das saídas. Tem
ainda a seu cargo a gestão dos periféricos e o diagnóstico dos defeitos que possam
ocorrer internamente. Esta procede a um conjunto de verificações, tais como, vigilância
do tempo de execução de um ciclo, verificação do estado da memória e verificação da
operatividade do bus de I/O.
As tarefas do processador central são executadas de uma forma cíclica pois o tratamento
da informação é feito sequencialmente. Os elementos susceptíveis de condicionar a
Consola
Diálogo
com o
operador
Comum. c/
outros PC
Diagnóstico
de avarias
Monitor
PARTE OPERATIVA
Cartas
I/O
lógicas
Cartas
analógicas
Proces-
samento
numérico
Comando
de eixos
Cartas de
contagem
Sequenciador
Cartas
de
medida
Processamento
lógico
Auto
Vigilância
Autómatos programáveis
16
estrutura do ciclo são a aquisição dos I/O, a utilização das instruções de salto e a presença
eventual de cálculos numéricos.
Actualmente, nalguns autómatos programáveis, utilizam-se, para além do processador
central, outros processadores dedicados a funções específicas, como operações lógicas,
cálculos, controlo dos I/O, etc.
2.3.2 Unidade de memória
Para além da memória do sistema, onde se encontram os dados do “setup” do autómato,
existe a memória de programa e a memória de dados. Na memória de programa é
memorizado o programa de aplicação; na memória de dados são guardados os valores das
entradas e saídas, os resultados das operações realizadas pela CPU e os dados necessários
à excussão do programa.
A memória de um autómato caracteriza-se pela sua volatilidade. Parte da memória perde
o seu conteúdo quando se desliga da energia, é assim uma memória tipo RAM (Random
Access Memory), ou seja, memória de acesso aleatório, de acesso rápido para operações
de escrita e leitura. O tipo de aplicação dos autómatos exige, na maioria dos casos, que
alguma informação seja guardada quando se desliga da energia. Isto é possível com a
memória do tipo não volátil, ou então com a utilização da memória RAM com
alimentação alternativa por bateria. Dentro da memória não volátil encontramos a ROM
(Read Only Memory), a EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), a
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) e a Flash-Eprom.
A capacidade de armazenamentos dos autómatos de gama baixa é normalmente de 4K ou
8Kbytes, para os de gama média os valores são até 256 Kbytes e para os de gama alta os
valores são acima de 1 Mbyte (note-se que esta especificação é de carácter genérico,
sendo que estes valores aumentam com a evolução da tecnologia).
O autómato programável dispõe de uma memória perfeitamente organizada em áreas de
trabalho específicas.
Autómatos programáveis
17
Figura 2.3 Organização da memória num autómato programável
2.3.3 Alimentação
Os autómatos podem ser alimentados a 24VDC ou a 230 VAC. Quando alimentados a
24VDC necessitam de uma fonte de alimentação externa (ou através de um módulo de
alimentação); quando alimentados a 230VAC são ligados directamente à rede eléctrica e
possuem fonte de alimentação interna. Neste caso é vulgar os autómatos possuírem uma
tensão de saída de 24VDC/150 a 300mA que se destina a alimentar sensores e outros
dispositivos de baixo consumo. Esta tensão não tem, normalmente, capacidade para
alimentar bobinas de contactores, por isso, quando estas são alimentadas a 24VDC, valor
por razões de segurança cada vez mais utilizado, é necessária, para essa finalidade, uma
fonte de alimentação de 24VDC externa. A fonte de alimentação, quer seja externa ou
interna, apresenta um bom comportamento na filtragem de ruído e picos, uma vez que
estes são muito frequentes em instalações industriais.
2.3.4 Periféricos
São os elementos que têm como função comunicar com o autómato. São utilizados
principalmente para a edição do programa e monitorização dos valores das diferentes
variáveis do mesmo.
Entradas/Saídas
Registo de dados
Espaço de Programação do
Utilizador
Sistema Operativo
Autómatos programáveis
18
2.3.5 Entradas/Saídas (I/O)
Os módulos de I/O dos autómatos reúnem uma série de características que os distinguem
de simples placas de aquisição de sinal, dando-lhes aptidão para o trabalho no meio
industrial, das quais se podem referir a adaptação às funções a assegurar (entradas e
saídas lógicas, módulos I/O numéricos, de comunicação, de contagem rápida, de controlo
de eixos, de leitura de códigos de barras, etc.), a adaptação ao meio industrial
(modularidade, extensibilidade, fiabilidade, testes de funcionamento, etc.), o auto-teste
durante a execução em tempo real (facilitam o diagnóstico avarias e a manutenção), a
montagem em “slot” de expansão sobre o “bus” (facilidade de acrescentar ou retirar
módulos) e a visualização do estado lógico de cada via.
As entradas/saídas asseguram a integração directa do autómato no seu ambiente de
trabalho. As entradas ligam os dispositivos (sensores) que fornecem a informação ao
sistema (botões de pressão, interruptores, detectores, interruptores fim de curso,
etc.). Essa informação é armazenada na memória de dados e processada pela CPU de
acordo com o programa existente na memória do autómato. Os resultados são depois
actualizados na memória de dados e enviados para as saídas, para que estas activem a
parte operativa do sistema (actuadores). As saídas do autómato, normalmente são do tipo
tudo ou nada, comportam-se como interruptores que comandam o ligar/desligar de
bobinas de contactores, bobinas de electroválvulas, pequenos motores, lâmpadas de
sinalizadores, etc. Podem ser realizadas a relés, transistores ou triacs. A saída por relés
tem a vantagem de poder controlar circuitos de corrente alternada ou contínua, tendo por
sua vez a desvantagem do comando mais lento. As saídas por transistores e triacs
(transistores para corrente contínua e triacs para corrente alternada) têm a vantagem de
serem de comando mais rápido e permitirem o controlo por modelação da duração de
impulsos (PWM) em relação ao relé.
Autómatos programáveis
19
2.3.6 Módulos de Entradas/Saídas numéricas
Estes módulos destinam-se essencialmente à aquisição de dados fornecidos por
“encoders”, teclados e outros instrumentos electrónicos digitais. São também indicados
para a geração de informação numérica a diversos visualizadores (displays) e outros
equipamentos electrónicos.
2.3.7 Módulos de Entrada/Saída analógicas
Estes módulos são destinados à conversão de uma grandeza analógica (tensão ou
corrente) correspondente à medição da dada grandeza física.
Para os módulos de entradas analógicas a conversão faz-se, em geral, com conversores
A/D de 8 a 16 bits (ou excepcionalmente mais), em que para um conjunto de entradas
existe um conversor analógico A/D onde depois, eventualmente, poderão ser
multiplexadas.
A gama de variação das entradas é uma especificação dos canais de entrada. Os valores
típicos para as entradas em tensão são 0…10V ou ± 10V, ± 5V e para as entradas em
corrente são 0…20mA ou 4…20mA ou ± 20mA, ± 10mA. As entradas em tensão são as
mais usadas por serem mais práticas, mas em contrapartida as de corrente são mais
vantajosas quando o comprimento das ligações é maior, ou quando possa ruído eléctrico.
Em relação aos módulos de saídas analógicas, estes são estruturalmente análagos aos
módulos de entrada, exigindo conversores D/A, sendo as saídas também em tensão ou
corrente, com gamas semelhantes às referidas para os módulos de entradas.
2.3.8 Módulos de contagem
A detecção de impulsos (flancos ascendentes ou descendentes de qualquer sinal lógico),
em conjunto com a determinação do intervalo de tempo decorrido entre impulsos
Autómatos programáveis
20
consecutivos, permite obter sinais de grande diversidade, tais como de posição linear ou
angular. Os valores limites usuais na frequência máxima admitida para estes sinais
podem rondar os 100KHz. Deste modo podemos controlar o número de itens produzidos
numa linha de montagem, e várias grandezas como frequências, velocidades, distâncias,
volumes ou outras, desde que se possam determinar através da relação entre o número de
impulsos e o tempo que medeia entre eles.
2.3.9 Controlo do movimento
O movimento de rotação está na origem da esmagadora maioria dos movimentos numa
unidade de produção. Em consequência deste facto os fabricantes de autómatos tiveram a
preocupação de fazer com que os autómatos controlassem esse movimento. Esse
movimento pode ser controlado por exemplo através do número de rotações do motor, a
rotação seja precisa com uma determinada velocidade, as mudanças de velocidade
satisfaçam determinadas curvas de evolução, etc.
Os diferentes fabricantes de autómatos oferecem assim interfaces para o controlo de eixos
com controlo de posições e/ou velocidade através de controladores do tipo proporcional,
integral, e derivativo (PID), ou outros. Esses módulos devem possuir entradas para
leituras de “encoder”, deslocação de ângulos e para velocidades de referência.
Podemos encontrar aplicações típicas destes módulos no controlo de robôs, em sistemas
de paletização automática, sistemas de empacotamento, sistemas automáticos de furação,
etc.
2.3.10 Módulos de visão
Os sistemas de visão industrial têm uma origem independente dos autómatos e não se
podem considerar, num sentido estrito da palavra, como sendo módulos directamente
ligados aos autómatos.
Autómatos programáveis
21
A evolução dos sistemas de aquisição de imagens vídeo em todas as vertentes, como a
miniaturização, a robustez, o preço, a resolução, o número de imagens captadas por
segundo, a capacidade de processamento, entre outras, começa a ter reflexo nos produtos
industriais. De facto, a indústria não pode ignorar as extremas vantagens de ter um sensor
como o de visão. É um sensor de fácil integração nos processos pois é um sensor de não
contacto. Há lugares em que pode ocupar um papel óbvio e importante, tais como
inspecção visual automática, operações de controlo dimensional, de posição, de presença
de objectos ou pessoas. Das câmaras digitais são pedidos dois tipos de informação: (1)
uma medida que pode ser uma dimensão, uma dada quantidade de produtos contados,
coordenadas, etc; (2) uma decisão, que responda a questões como se existe peça a
processar ou não, se uma dada máquina a que a câmara pode estar ou não acoplada, está
ou não bem posicionada, há ou não presença de intrusos, a peça inspeccionada tem
defeito ou não, etc. A cada um destes tipos correspondem dois sinais de natureza
diferente. Ao primeiro corresponde em geral um sinal numérico e ao segundo um sinal
lógico.
Para pôr câmaras de vídeo que informem de acordo com o referido é necessário boa
capacidade de programação, interfaces caras, pouco adequadas ao meio industrial e
preços elevados. Para fazer face a estes inconvenientes foram desenvolvidos
controladores próprios para as câmaras, que fornecem uma interface simples para o
utilizador e uma potente interface com o sistema de aquisição, que não terá de obedecer
às normas dos sinais de vídeo. Nestas condições estão as câmaras de fins específicos, as
câmaras rápidas e as câmaras ditas inteligentes.
As aplicações para a utilização destas câmaras são bastante vastas. Alguns exemplos são
a domótica, inspecção visual automática, processos de assemblagem e controlo
dimensional.
Autómatos programáveis
22
2.3.11 Módulos de interface com o utilizador (terminais inteligentes)
No passado, as chamadas consolas dos autómatos eram simples meios para a sua
programação. Actualmente, são unidades independentes com memória e CPU, com
capacidade de fazer o display de texto e imagens. Ligadas em rede com autómatos,
registam, de uma forma apelativa, as alterações em entradas e saídas seleccionadas desses
mesmos autómatos e permitem ainda a entrada de dados por parte dos operadores, que
podem não perceber nada, nem de autómatos, nem de programação.
2.3.12 Ligação de autómatos em rede
Devido à existência de diferentes níveis de automação há a necessidade de todas as
máquinas que executem qualquer acção de controlo poderem comunicar automaticamente
entre si ou com outras máquinas de comando superior. Actualmente, esta necessidade de
comunicação estende-se aos próprios sensores que, “dotados de inteligência”, controlarão
eles próprios os sinais que põe na rede, já devidamente pré-processados. Terão também
de comunicar com operadores através de interfaces ditas inteligentes, tanto a receber
como a enviar a informação. Genericamente, ligar máquinas entre si exige um suporte
físico para a transmissão do sinal e uma “linguagem” de comunicação, conhecida por
protocolo. Os protocolos regulam a forma como o diálogo se inícia e termina, como
devem ser codificados os pacotes de informação que uma máquina pretende enviar e
como outra máquina os detecta, lê e responde, pois qualquer diálogo é uma sucessão de
perguntas e respostas. Há protocolos que permitem que ambos os intervenientes façam
perguntas e respondam (codificação multi-master) e outras que os papéis estão bem
definidos (codificação master/slave). Um outro ponto importante é ter que adaptar os
protocolos ao suporte físico da rede. Serão abordados mais à frente vários tipos de redes
de automação ou redes de comunicação industrial.
Autómatos programáveis
23
2.4. Programação de autómatos
2.4.1 Fases de funcionamento
O autómato, nas situações mais usuais, funciona por fases que se repetem continuamente
(funcionamento cíclico), enquanto não for dada ordem de paragem. As principais fases de
funcionamento do autómato são (podendo ser diferentes conforme o tipo de autómato):
(1) leitura do estado das variáveis de entrada, (2) tratamento dos dados (execução do
programa) e (3) actualização das variáveis de saída. Este processo é denominado de
SCAN e é ilustrado na Fig. 2.4.
• Leitura do estado das variáveis de entrada – Os sensores colocados na instalação,
ou na máquina, interpretam as grandezas físicas (pressão, movimento,
temperatura, etc.), transformando-as em sinais eléctricos normalizados, que são
transmitidos, através das entradas, ao autómato e guardados na sua memória de
dados.
• Tratamento de dados/execução do programa – O autómato, em função do
programa escrito na sua memória de programa, trata as informações armazenadas
na memória de dados, conforme a estrutura sequencial para correr o programa que
cada autómato utiliza, até finalizar o programa, actualizando de seguida o valor
das saídas nessa memória.
• Actualização do estado das variáveis de saída – O valor das variáveis de saída,
contido na memória de dados, no final de cada ciclo de programa (scan) é
transmitido para as saídas. Estas são actualizadas e o autómato passa ao ciclo
seguinte. As saídas transmitem aos pré-actuadores (contactores, electroválvulas,
etc.) os sinais que irão actuá-los e permitir que os actuadores (motores, cilindros,
etc.) situados na instalação ou na máquina, funcionem de acordo com a saída.
Autómatos programáveis
24
Figura 2.4 Ilustração do funcionamento em ciclo
2.4.2 Tempo de ciclo
O tempo de ciclo (scan) de um autómato, com leitura cíclica, é o tempo necessário à
execução completa do programa. Este tempo é da ordem dos milissegundos e depende do
número e do tipo de instruções a correr, Fig. 2.5.
Figura 2.5 Tempo de ciclo
T leitura
T ciclo T execuçãoprograma (scan)
T actualização
Leitura do estado das variáveis de entrada
Tratamento de dados/ Execução do programa
Actualização do estado das variáveis de saída
Leitura do estado das variáveis de entrada
Tratamento de dados/ Execução do programa
Actualização do estado das variáveis de saída
Autómatos programáveis
25
Faz-se notar que os sinais provenientes de sensores não devem ter tempos de comutação
inferiores ao tempo de SCAN, uma vez que, neste caso, o autómato poderia não detectar
o sinal, o que resultaria num possível erro no processo de controlo. Alguns PLC’s
possuem já duas directorias de programação, uma normal e uma outra designada de
“Fast” que permite, para determinados blocos de programa, um tempo de scan mais
reduzido.
2.5 Linguagem de programação de autómatos
Programar significa ordenar com clareza uma sequência de instruções, numa linguagem
que o autómato entenda, onde essas instruções são tratadas pela CPU.
Um programa para autómato é, normalmente, constituído por um conjunto de instruções
formadas, na maioria dos casos, por funções lógicas que tratam as informações presentes
nas entradas (fornecidas pelos sensores) e que fornece ordens às saídas (comando dos
pré-actuadores), ou seja, o programa, que é armazenado na memória de programa de
autómato, estabelece a forma como as saídas são actuadas em função das instruções
presentes nas entradas, Fig. 2.6. Cada fabricante de autómatos utiliza as suas próprias
mnemónicas (abreviaturas das palavras que designam as instruções), para código das
instruções, e uma configuração própria para apresentar as diferentes variáveis do sistema.
No entanto, conhecendo-se um modelo de autómato, facilmente nos integramos noutro,
através da consulta do seu manual, já que a lógica de programação entre os diferentes
autómatos não difere no essencial.
Figura 2.6 Programa para autómatos
ENTRADAS
PROGRAMA
DA
APLICAÇÃO
SAÍDAS
Autómatos programáveis
26
As linguagens de programação podem ser: STL – “Statement List” ou IL – “Instruction
List” (Lista de instruções); LAD ou LD – “Ladder Diagram” (diagrama de contactos);
CSF – “Control System Flow-Chart” (Blocos funcionais) e Grafcet – gráfico funcional de
comando por etapa e transição.
Estas linguagens encontram-se hoje disponíveis em todos os autómatos de gamas média e
alta, podendo um mesmo programa ter secções com diferentes tipos de linguagem. A
linguagem entendida como a de mais fácil abordagem será a de diagrama de contactos,
por ser fácil a sua compreensão por visualização, parecida com os diagramas de relés,
sendo apenas necessários conhecimentos sobre álgebra de Boole. Sendo esta uma das
mais utilizadas, a par com a linguagem em lista de instruções, pela sua flexibilidade, será
também aquela que iremos abordar com maior detalhe.
Quando se programa, cada linha de instrução é gravada na memória de programa, os
endereços da memória de programa começam em zero e vão até ao fim da capacidade de
memória. Assim, por exemplo, numa memória d 1K palavras (words), que possui
endereços de 0000 a 1023, e admitindo que cada instrução ocupa uma palavra, pode-se
guardar um programa com 1024 linhas.
A instrução Nop não efectua qualquer operação. Pode ser utilizada para reservar linhas no
programa, para permitir ao programador inserir, posteriormente, instruções sem ter de
alterar o número de linhas.
Os bits utilizados como saídas, internas ou externas, não podem ser programados com
essa finalidade mais de uma vez no programa. Caso o sejam, eles tomam o estado lógico
definido na última linha do programa onde são mencionados.
As saídas do autómato são utilizadas para efectuar operações como controlo de marcha
directa e inversa de um motor, ou se o funcionamento incorrecto do automatismo puder
provocar acidentes em pessoas ou danos nos equipamentos, deve-se dispor de circuitos de
encravamento externos.
Os sensores relativos à segurança directa, como por exemplo, paragens para protecção de
pessoas e ou equipamentos, disparo de protecções térmicas, etc., para além de desligarem
por software as saídas do autómato que alimentam as máquinas, também devem desligar
fisicamente os circuitos de comando dos actuadores dessas máquinas. Além disso, se a
Autómatos programáveis
27
paragem de emergência for feita por botão de pressão, este deve possuir encravamento
para que, ao ser pressionado, fique bloqueado.
As retomas da rede devem estar dependentes de uma operação manual, pois o arranque
automático das instalações pode ser perigoso para as pessoas e/ou equipamentos.
2.5.1 Lista de instruções
Linguagem literal que se baseia nas regras de álgebra de Boole, consiste num conjunto de
instruções, representadas em mnemónicas, que indicam as acções ou operações que o
programa executa, por exemplo, funções lógicas simples: And lógico e Or lógico, funções
de comparação (=,> e <), funções pré-programadas (temporizadores, contadores), etc..
O programa em lista de instruções é constituído por um conjunto de linhas, com uma
determinada ordem, escritas com as instruções do autómato que se vai utilizar. O
programa inicia-se com a instrução Load ou Block e é introduzido na memória de
programa de autómato linha a linha. As linhas que constituem o programa têm que ser
organizadas de forma correcta. O formato que possuem depende do autómato em questão.
Por exemplo, no autómato TSX 07 da Scheneider Electric o endereço de memória é
0003, o código de instrução é LD e o operando % I0.5; para o mesmo exemplo no
autómato CPM da OMRON, o endereço de memória é 00003, o código da instrução é LD
e o operando é 000.05.
O endereço de memória corresponde ao número da linha do programa e destina-se a
indicar a posição da instrução na memória do programa. Determina a ordem pela qual o
programa é executado. O endereço, com início na linha 0, é fornecido pelo autómato e
incrementado automaticamente após a validação de cada linha.
O código da instrução especifica a operação a executar pelo programa, é representado em
mnemónica, sendo o seu símbolo específico do autómato utilizado.
O operando indica os dados, bits ou words, sobre os quais as instruções do programa vão
operar.
Autómatos programáveis
28
Exemplo
Programação da função lógica “S” nos autómatos TSX 07 e nos autómatos CPM
Função Lógica � S= (a+/b).c
A programação da função Lógica S é ilustrada na Tab. 2.1.
Tabela 2.1. Exemplo de lista de instruções nos autómatos TSX 07 e nos CPM
Autómatos TSX 07 Autómatos CPM
Endereço de
memória
Código de
Instrução
Operando Endereço de
memória
Código de
Instrução
Operando
0 LD a 0 LD a
1 ORN b 1 OR NOT b
2 AND c 2 AND c
3 ST s 3 OUT s
4 END 4 END
2.5.2 Diagrama de contactos
O diagrama de contactos é uma linguagem gráfica, derivada da linguagem de relés, que
utiliza um conjunto de símbolos gráficos para elaborar o programa do automatismo.
Note-se, tal como se observa na Fig. 2.7, a correspondência entre os símbolos gráficos do
circuito eléctrico e os símbolos gráficos do diagrama de contactos.
Figura 2.7 Correspondência entre símbolos
Autómatos programáveis
29
Para o mesmo exemplo dado no tópico da lista de instruções temos o correspondente
diagrama de contactos, Fig. 2.8.
Figura 2.8 Diagrama de contactos que opera a função lógica S= (a+/b).c
O diagrama do esquema de contactos, utilizado como linguagem de programação de
autómatos, é formado por uma rede de sucessão de contactos que transportam as
informações lógicas das entradas para as saídas.
As redes do diagrama de contactos são ligadas na horizontal, entre duas linhas de
alimentação verticais, iniciam-se à esquerda com as instruções de entrada e terminam à
direita com as instruções de saída.
A programação das redes do diagrama de contactos, utilizam-se software de programação
e é realizada através do computador. A programação das redes em diagrama de contactos
é directa, ou seja, o software encarrega-se de efectuar a conversão da linguagem de
contactos para a linguagem lista de instruções e vice-versa.
Contudo, existem algumas normas para a colocação dos contactos nas linhas horizontais
e verticais, conforme o programa corra por linhas ou colunas, que evitem a existência de
“sneak paths” (inversão do fluxo de lógica). Por exemplo, no caso de o programa correr
por linhas, esta inversão do fluxo de lógica pode ocorrer quando a continuidade lógica
flui num conjunto de linhas através de um contacto que provoca, só por ele, a
continuidade de uma linha, tal como ilustra a Fig. 2.9-a).
Note-se que a saída Z deverá estar activa quando os contactos A, B e C ou A, D e E ou F
e E estiverem activos, no entanto se os contactos F, D, B e C estiverem activos existe
continuidade lógica e Z está ligado. Esta situação tem que ser evitada, uma vez que a
saída, para um conjunto de linhas, fica activa com duas diferentes leituras/combinações
lógicas. A Fig. 2.9-b) ilustra a forma correcta de programação.
Autómatos programáveis
30
a)
b)
Figura 2.9 Inversão do fluxo de lógica
2.6. Grafcet
O Grafcet é uma representação gráfica da sequência de funcionamento de um sistema
automatizado, onde para desenhar o seu diagrama funcional é necessário utilizar os
seguintes elementos gráficos: etapas, transições e ligações orientadas.
Conforme se verifica pelo diagrama funcional, representado na Fig. 2.10, o Grafcet
corresponde a uma sucessão alternada de etapas e transições. Mostra as diferentes fases
(etapas) de um automatismo e as condições (transições) que fazem com que o processo
evolua de uma fase para a outra.
A programação Grafcet tem algumas regras de evolução. Estas regras são a inicialização,
transposição de uma transição, evolução das etapas activas, simultaneidade na
transposição das transições e prioridade de activação.
Regra1 – inicialização. Na inicialização do sistema activam-se todas as etapas iniciais.
Estas etapas dão início ao ciclo de funcionamento do automatismo.
Regra 2 – transposição de uma transição. Uma transição pode ser válida ou não. Será
válida quando as imediatamente anteriores à transição estão activas. Quando a transição é
válida, e a respectiva receptividade verdadeira, a transição é obrigatoriamente transposta.
Regra 3 – evolução das etapas activas. A transposição de uma transição implica a
activação das etapas que estão imediatamente a seguir à transição e à desactivação
simultânea das etapas, que estavam activas, imediatamente anteriores à transição.
Autómatos programáveis
31
Regra 4 – Simultaneidade na transposição das transições. Várias transições
simultaneamente transponíveis são simultaneamente transpostas.
Regra 5 – Prioridade de activação. Se, decurso do funcionamento, uma etapa é activa e
inactiva ao mesmo tempo, a prioridade é dada à activação.
No Grafcet, para que ocorra a activação de uma etapa (En), é necessário que a etapa
anterior esteja activa (En-1= 1) e que a respectiva receptividade seja verdadeira (r n-1=1)
Para activação das etapas utiliza-se a instrução Set, e para a desactivação, a instrução
Reset, sendo a programação efectuada tal como se mostra na Fig. 2.11.
Figura 2.10 Diagrama funcional do Grafcet
Figura 2.11 Diagrama de contactos e lista de instruções das etapas
A Fig 2.12 mostra um exemplo de uma sequência única, a Fig. 2.13 mostra um exemplo
de sequências opcionais e a Fig. 2.14 mostra um exemplo de sequências simultâneas.
Autómatos programáveis
32
Figura 2.12 Método de programação, sequência única
Figura 2.13 Método de programação, sequências opcionais
Autómatos programáveis
33
Figura 2.14 Método de programação, sequências simultâneas
2.7. Introdução às redes de automação
2.7.1. Rede de comunicação industrial
Numa unidade de produção existe a necessidade de máquinas e dispositivos
comunicarem entre si. Com este propósito, são indispensáveis as redes de comunicação.
A origem das redes de comunicação digital evoluiu a par com a dos computadores
pessoais. Em 1926 surgiram, através da EIA (Electronic Industries Association), as redes
RS232, RS422 e 423; em meados dos anos 70 surgiram as redes Ethernet e Arcnet; em
1978 surgiu a 1ª tentativa de normalização através do “Modelo OSI (Open Systems
Inmterconnect)” da ISO (International Standards Organization); a partir de 1975
desenvolveu-se, a par com autómatos programáveis, as redes industriais de comunicação
digital série. Temos como exemplo de comunicação digital a rede LAN (Local Área
Network), aplicada por exemplo em escritórios ou entre edifícios próximos e a rede WAN
(Wide Área Network), aplicada em ligações a nível regional, nacional ou internacional.
Na automação industrial as redes de comunicação digital são aplicadas a vários níveis, ou
seja, entre fábricas, entre autómatos, entre unidades de controlo local e entre sensores e
Autómatos programáveis
34
actuadores. As redes de campo são uma classificação generalista utilizada para
praticamente todas as redes industriais de dados, redes locais utilizadas ao nível mais
próximo dos processos automatizados e visam a interligação de sensores, actuadores,
placas de entrada/saída e sistemas de controlo local em instalações industriais. A sua
morfologia mais comum é a de um barramento ou tronco, passando pelos diversos nós. O
nível mais alto da rede de campo, ou seja, a Rede Fieldbus, faz a interligação de
dispositivos mais sofisticados (Autómatos, PC, etc.) em grandes quantidades de
informação e transacciona os dados na ordem das centenas de milissegundos. O nível
intermédio, ou seja, a Rede Devicebus, é para equipamentos de níveis intermédios
(variadores de velocidade, etc.) e transacciona dados na ordem das dezenas de
milissegundos. O nível mais baixo, nível de sensor, ou seja, Rede Sensorbus, é para
equipamentos de baixo nível (detectores, sensores e actuadores) e transacciona dados
abaixo de cinco milissegundos.
A comunicação inclui um suporte físico para a transmissão do sinal e uma linguagem de
comunicação ou protocolo. Este regula a forma como o diálogo se processa e a
codificação dos pacotes de informação. Ainda de referir que os protocolos têm que ser
adaptados ao suporte físico da rede.
Foi a partir dos anos 90 que se deu o maior desenvolvimento de redes de comunicação,
proprietárias dos fabricantes de equipamentos de automação. A inexistência efectiva e
vinculada de protocolos standard obrigava à utilização de equipamentos da mesma marca,
o que tornava complicado o desenvolvimento de unidades totalmente automatizadas.
Por volta de 1992 houve a necessidade de normalização das redes de comunicação
industriais: EUA – Organização ISP (Interoperable Systems Project); França – WorldFIP
(FIP – Factory Instrumentation Protocol). Por volta de 1994 deu-se a fusão entre a ISP e
a WorldFIP, Foundation Fieldbus = ISP + WorldFIP (Protocolo utilizado na América e
Ásia). Nesse ano surgiu na Alemanha a Profibus (Protocolo utilizado na Europa). São
protocolos distintos mas com algumas semelhanças, nomeadamente no barramento físico
ser igual. A Fig 2.15 mostra alguns domínios e tipos de aplicações das redes de campo.
Autómatos programáveis
35
Figura 2.15 Alguns domínios e tipos de aplicações das redes de campo
As redes de campo têm a vantagem de permitir uma flexibilidade para se ampliar
diferentes módulos, uma instalação e operação simples, uma transmissão digital binária,
uma redução substancial de cablagem, a disponibilidade de ferramentas para a instalação
e diagnóstico e a possibilidade de interligação de produtos de diferentes fabricantes. Em
contrapartida, raramente podem abranger todos os equipamentos e dispositivos de uma
instalação industrial, podem não assegurar o envio de informação com a regularidade
necessária, possibilitam a corrupção da informação transmitida e é possível a diminuição
de fiabilidade, pois existe apenas um suporte partilhado.
As redes de campo são importantes para os consumidores finais, pois estes estão
interessados em baixar os custos e usufruir de um funcionamento correcto. Também, os
integradores de sistemas estarão interessados, já que implementam sistemas com uma
melhor relação custo/performance dos equipamentos, de fácil instalação e configuração e
monitorização da rede. Finalmente às empresas de fabrico interessa pela complexidade e
pela possibilidade de desenvolvimento de novos produtos.
Numa rede industrial os níveis das redes de campo estão distribuídos da forma que se
ilustra na Fig 2.16, sendo a hierarquia de um barramento industrial mostrada na Fig 2.17.
Autómatos programáveis
36
Figura 2.16 Níveis das redes de campo
Figura 2.17 Hierarquia de um barramento industrial
A hierarquia das redes industriais ao nível da funcionalidade, ou seja, o posicionamento
das redes, é definido da seguinte forma:
- Enterprise bus (Ethernet);
- Control bus (HSE (High Speed Ethernet), ControlNet) – redes intermédias para facilitar
a ligação à internet. A norma IEEE1451 determina como sensores e actuadores podem ser
ligados directamente a uma rede de controlo;
- Fieldbus (Foundation Fieldbus, Profibus PA) – redes especializadas em variáveis
analógicas e controlo;
- Device bus (DeviceNet, Profibus DP, Interbus-S) – interligam dispositivos
“inteligentes” mais complexos, as mensagens são orientadas ao byte;
- Sensor bus (CAN, ASI, Seriplex, LonWorks) – normalmente utilizadas para interligar
sensores e actuadores discretos, basicamente transmitem estados e bits de comando.
Autómatos programáveis
37
A ISO foi uma das primeiras organizações para definir formalmente uma forma comum
de conectar computadores. A arquitectura é chamada OSI (Open Systems
Interconnection), Camadas OSI ou Interconexão de Sistemas Abertos. Esta arquitectura é
um modelo que divide as redes de computadores em sete camadas, de forma a se obterem
camadas de abstracção. Cada protocolo implementa uma funcionalidade assinalada a uma
determinada camada. A ISO costuma trabalhar com outra organização, a ITU
(International Telecommunications Union). Este modelo é dividido em camadas
hierárquicas, ou seja, cada camada usa as funções da própria camada ou da camada
anterior, para esconder a complexidade e transparecer as operações para o usuário, seja
ele um programa ou uma outra camada. As camadas do modelo OSI são indicadas na
Fig 2.18.
Figura 2.18 Arquitectura das sete camadas do modelo OSI
A camada física define as características técnicas dos dispositivos eléctricos (físicos) do
sistema. Preocupa-se em assegurar a comunicação simples e confiável, define as
características eléctricas e mecânicas do meio, a taxa de transferência dos bits, tensões, o
controle de acesso ao meio, controlo de quantidade e velocidade de transmissão de
informação na rede.
A camada de ligação de dados detecta, e opcionalmente corrige, erros que possam
acontecer no nível físico e é responsável pela transição, recepção e controlo de fluxo.
Autómatos programáveis
38
Estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas directamente conectados. As
topologias de redes são a ponto-a-ponto, anel – Token Ring, estrela, barramento e árvore,
Fig 2.19.
Figura 2.19 Topologias das redes de campo
O controlo de acesso pode ser centralizado, ou seja, uma máquina é responsável por
controlar o acesso ao meio, ou distribuído, ou seja, todas as máquinas fazem o controlo
de acesso.
A camada de rede é a responsável pelo endereçamento dos pacotes, convertendo
endereços lógicos (ou IP) em endereços físicos, para que os pacotes consigam chegar
correctamente ao destino. Esta camada também determina a rota que os pacotes irão
seguir para atingir o destino, baseado em factores como condições de tráfego da rede e
prioridades. As funções são o encaminhamento, endereçamento, interligações das redes,
tratamento de erros, fragmentação de pacotes, controlo de congestionamento e
seguimento de pacotes.
A camada de transporte é a responsável por usar os dados enviados pela camada de
sessão e dividi-los em pacotes que serão transmitidos para a camada da rede. No receptor,
a camada de transporte é responsável por receber os pacotes recebidos da rede, remontar
o dado original e assim enviá-lo à camada de sessão. Isto inclui controlo de fluxo,
ordenação dos pacotes e a correcção de erros, enviando para o transmissor a informação
de que o pacote foi recebido com sucesso. A camada de transporte separa as camadas de
nível de aplicação (camadas 5 a 7) das camadas de nível físico (camadas 1 a 3). A
Autómatos programáveis
39
camada 4, de transporte, faz a ligação entre esses dois grupos e determina a classe de
serviço necessária como orientada a ligação e com controlo de erro e serviço de
confirmação. O objectivo final da camada de transporte é proporcionar um serviço
eficiente, confiável e de baixo custo. O hardware e/ou software dentro da camada de
transporte e que faz o serviço é denominado entidade de transporte.
A camada de sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes
estabeleçam uma sessão de comunicação. Nesta sessão, essas aplicações definem como
será feita a transmissão de dados e coloca marcações nos dados que estão a ser
transmitidos. Se por acaso a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos
dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor. Disponibiliza
serviços como ponto de controlo periódicos a partir dos quais a comunicação pode ser
restabelecida em caso de avaria na rede.
A camada de apresentação ou camada de tradução, converte o formato do dado recebido
pela camada de aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado,
ou seja, um formato entendido pelo protocolo usado. A compreensão dos dados recebe os
dados da camada 7 e comprime-os, a camada 6 do dispositivo do receptor é responsável
por descompactar esses dados. A transmissão dos dados torna-se mais rápida, pois haverá
menos dados a serem transmitidos (os dados recebidos da camada 7 foram compactados e
enviados à camada 5). Para aumentar a segurança, pode-se usar algum esquema de
criptografia neste nível, sendo que os dados só serão descodificados na camada 6 do
dispositivo receptor.
A camada de aplicação faz a interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo
que pediu ou receberá a informação através da rede. Tudo nesta camada é direccionado
aos aplicativos. Telnet e FTP são exemplos de aplicativos de rede que existem
internamente na camada de aplicação.
A arquitectura Internet, também conhecida como TCP/IP é uma alternativa à arquitectura
OSI mas composta apenas de quatro camadas.
Como características das redes de campo, temos os dispositivos especiais utilizados nas
redes, Fig 2.20. Os amplificadores asseguram um nível suficiente de sinal, os repetidores
detectam os níveis de sinal e estabelecem os sinais reconstituídos, o nó bridge (“ponte”)
Autómatos programáveis
40
interliga duas ou mais redes idênticas, copia mensagens e o nó router (“encaminhador”),
semelhante à “ponte” a um nível superior e o nó gateway (“passagem”) intercala duas
redes diferentes.
Figura 2.20 Dispositivos especiais utilizados nas redes
Outras das características das redes de campo são os suportes físicos, referidos na
Fig 2.21.
Figura 2.21 Suportes físicos das redes de campo
As regras de acesso à rede estabelecem que: os nós funcionam conjuntamente, na maior
parte dos casos um nó coordena e distribui tarefas; Master/Slave – um participante detém,
Autómatos programáveis
41
em exclusividade, o direito de acesso espontâneo à rede; passagem de testemunho (token
passing) – cada participante detém ciclicamente o privilégio de aceder à rede durante um
intervalo de tempo; acesso espontâneo – cada participante verifica se a rede está em
repouso e só depois inicia o envio.
Nos protocolos, um exemplo é mostrado na Fig 2.22, o modo de formar mensagens em
conjunto com as regras de acesso, tem uma sintaxe e uma semântica próprias. A
transmissão de mensagens faz-se entre 12 a 256 bytes, e as respostas temporais são na
ordem dos mili ou décimos de segundo.
Figura 2.22 Exemplo de protocolo
Na detecção e correcção de erros temos que: bit de paridade – detecta erros de 1bit;
palavra de teste longitudinal – detecta erros de transmissão em um conjunto consecutivo
de bits; testes de redundância cíclica – CRC (cyclic redundancy check), são baseados nos
chamados códigos polinomiais e código de Hamming – controlo antecipado de erros,
detecta erros de vários bits.
2.7.2 Redes utilizadas em automação industrial
As redes podem ser classificadas tal como se mostra na Fig 2.23, e o seu posicionamento
é ilustrado na Fig 2.24.
Autómatos programáveis
42
Figura 2.23 Classificação das redes industriais
Figura 2.24 Posicionamento das redes industriais
A escolha de uma rede industrial deve ter como requisitos de aplicação as
facilidades/conformidades da camada física, o desempenho da rede, as facilidades de
interligação com equipamento existente, as exigências de velocidade e tempo e a
disponibilidade de equipamentos. Deve ainda ter como requisitos o custo da instalação
dos dispositivos, do treino e da manutenção. Deve haver uma comparação das redes de
campo em termos de características físicas, ou seja, a topologia da rede, o meio físico, o
número máximo de nós e a máxima distância. É importante também ter em conta os
mecanismos de transporte, a forma como a informação é transportada, o protocolo de
Autómatos programáveis
43
comunicação, a velocidade de transmissão, a dimensão dos dados, o controlo e o
diagnóstico de erros. Para além destes é importante saber os tempos de transmissão.
2.7.3 Descrição de algumas redes
A rede CAN (Controller Área Networks) foi um modelo proposto por Robert Bosch em
1980 para interconexão de componentes de controlo em veículos. Rede proposta para um
ambiente com alto nível de ruído induzido a grandes oscilações de alimentação, o que
facilita a sua aplicação em ambientes industriais. Tem como principais características a
prioridade de mensagens, os tempos de latência garantidos, a flexibilidade de
configuração, a consistência dos dados, a detecção e a sinalização do erro e a distinção
entre erros temporários e falhas permanentes. A sua utilização e configuração são simples
(JPI – Just Plug IN), utilizando par traçado (blindado ou não) ou fibra óptica, com um
máximo de 20 nós (versão lenta) a 125 kbit/s e 30 nós (versão rápida) a 1Mbit/s, sendo a
detecção de erros extremamente eficaz, confiável e robusta em situações adversa; o
número máximo de unidades é 110 para comprimentos estimados em projectos de 500m
a 1 km. A relação do comprimento máxima da rede com a taxa de transmissão é indicada
na Fig 2.25.
Figura 2.25 Relação do comprimento máximo da rede com a taxa de transmissão na rede CAN
A rede RS485 (Fig 2.26) é também uma hipótese utilizada na automação industrial, com
comunicação série, sendo uma solução simples e barata, fazendo a interligação por dois
Autómatos programáveis
44
fios, com um modo de acesso master/slave e um máximo de 32 nós e transmissão de 9,6
ou 19,2 kbit/s.
Figura 2.26 Rede RS485
A rede DeviceNet é uma rede de comunicação de baixo custo idealizada para interligar
equipamentos industriais, tais como: sensores indutivos de proximidade, sensores
capacitivos, sensores fotoeléctricos, válvulas, solenóides, motores de passo, sensores de
processos, leitores de códigos de barras, variadores de frequência, painéis e interfaces de
operação. É um dos três standards abertos da (ODVA), sendo os outros o ControlNet e o
Ethernet/IP, com a CAN na camada de aplicação, velocidade de 125kbps (500m), 250, or
500kbps, admitindo até 64 dispositivos por rede, com sinal diferencial (CAN high + CAN
low), com 11 bits arbitrários de identificação (ID) e com alimentação disponível no
barramento. Os tipos de comunicação podem ser ponto-a-ponto ou Multicast (Polled, o
escravo só responde quando o master faz um pedido; Strobed, o master envia uma
mensagem por difusão e todos os escravos respondem com a informação do seu sensor,
usado somente para sensores simples como por exemplo foto sensores e fins de curso;
Change-of-State, o escravo envia uma mensagem para o master sempre que detecta
alterações na informação do sensor; Cyclic, o escravo envia uma mensagem para o
master periodicamente). A Fig 2.27 mostra algumas aplicações da rede DeviceNet.
Autómatos programáveis
45
Figura 2.27 Aplicações da rede DeviceNet
A rede Profibus (Fig 2.28) distingue equipamentos Master e Slave. Os masters controlam
a transmissão dos dados no barramento, podem emitir mensagens quando quiserem, sob
reserva de obter o acesso à rede. Os slaves são equipamentos periféricos (tipicamente
blocos de entradas e saídas, inversores, válvulas terminais, sensores, actuadores) que não
têm autorização para aceder ao bus e as suas acções limitam-se ao processamento das
mensagens recebidas ou à transmissão de mensagens a pedido do master.
Figura 2.28 Profibus (Process Field Bus)
A camada física da Profibus and FOUNDATION Fieldbus é standard IEC61158, com
uma velocidade de 31,25 kbps, com até 32 dispositivos por segmento (mais com
Autómatos programáveis
46
repetidores), sinal diferencial, alimentação disponível no barramento, e distância até
1900m (mais repetidores). Tem um máximo de 127 elementos e um ritmo de transmissão
de 9600 bits/s a 12 Mbits/s. A relação entre a taxa de transmissão e o comprimento
máximo na rede Profibus está ilustrado na Fig 2.29.
Figura 2.29 Relação entre a taxa de transmissão e o comprimento máximo na rede Profibus
A camada de aplicação na rede Profibus, Fig 2.30, está dividida em três protocolos de
transmissão, Fig 2.31, designados por perfis de comunicação, com funções bem
definidas, tal como:
- Perfil DP (Rede de Dispositivos) é o perfil de comunicação mais difundido na indústria
e o mais utilizado devido à sua rapidez, à sua performance e à sua ligação a baixo custo,
Fig 2.32. Este perfil está reservado à comunicação entre automatismos e periféricos não
centralizados, constitui a transmissão clássica de sinais paralelos de 24V e os sinais
analógicos em anel 4-20mA;
- Perfil FMS (Fieldbus Message Specification) é um perfil universal, sobressai nas tarefas
de comunicação exigentes e é acompanhado de múltiplas funções aplicativas evoluídas,
gerando a comunicação entre equipamentos inteligentes (redes de computadores
programáveis, sistemas de controlo de processos, painéis de operação, PC’s, etc.).
Submetido à evolução do Profibus e à persuasão do mundo TCP/IP ao nível de célula, é
de constatar que o perfil FMS tem um papel cada vez menos importante na comunicação
industrial do futuro;
- Perfil PA (Process Automation) aplica-se na comunicação das indústrias de processo,
acoplamento de instrumentos de medida e controladores programáveis, sistemas de
Autómatos programáveis
47
controlo de processo, PC’s. A transmissão de dados e de energia é feita através do mesmo
cabo.
Figura 2.30 Rede Profibus
Figura 2.31 Perfis de comunicação da rede Profibus
Estes perfis têm por objectivo definir a forma como os dados são transmitidos em série
pelo utilizador sobre um mesmo suporte físico.
A rede ISP é baseada na standard alemã DIN STD 19245, a extensão para Profibus é a
Device Description Language (DDL) que permite a adição e configuração simples de um
instrumento do sistema. É um barramento de campo industrial standard a nível Europeu
Autómatos programáveis
48
que se aplica em interligações de dispositivos de campo de entradas e saídas, tanto com
PLC como com PC.
Figura 2.32 Profibus DP
A rede Fieldbus, Fig 2.33, é uma rede de comunicação utilizada na indústria para ligar
equipamentos de campo, tais como controladores, transdutores, actuadores e sensores. É
uma rede digital, multi-ponto, barramento série, substitui os sinais analógicos de 4-
20mA. Cada equipamento de campo dispõe de processamento de cálculo de baixo custo
(equipamentos inteligentes), pode executar operações de diagnóstico, controlo,
manutenção e comunicação bidireccional. A Fieldbus substitui as redes centralizadas de
controlo por redes distribuídas. A rede tem capacidade de grandezas digitais e analógicas,
utiliza o par trançado com blindagem, tem um máximo de 32 nós e velocidades de
transmissão de 31,25 kbps.
As camadas da rede do protocolo Fieldbus são quatro:
- Physical Layer, define o meio de comunicação (pode ser vista como a substituição do
standard 4-20mA);
- Data Link Layer, monitoriza as comunicações e as detecção de erros;
- Application Layer, formata os dados em mensagens legíveis por todos os equipamentos
da rede e fornece os serviços de controlo para a camada do utilizador;
Autómatos programáveis
49
- User Layer, liga todos os equipamentos num ambiente de aplicação. Utiliza funções de
controlo de alto nível.
Figura 2.33 Arquitectura das redes Fieldbus
A utilização da rede Fieldbus tem como vantagens o baixo custo inicial, um baixo custo
de manutenção e baixos custos devidos à melhoria do sistema.
Ao nível do custo inicial temos uma redução do número de fios, pois cada equipamento
necessita apenas de uma linha com 2 fios (inclui alimentação e transmissão de dados), a
existência de um sistema multi-ponto possibilita uma redução de 5:1 no custo de ligação,
o custo do equipamento é menor, requer menos mão de obra na instalação que os
sistemas convencionais e é simples de projectar, pois são sistemas menos complexos e
rápidos.
Os custos de manutenção são também reduzidos, devido ao facto de serem sistemas mais
simples e mais fiáveis, necessitando de menos manutenção. Por estarem todos os sistemas
ligados em rede, o operador consegue visualizá-los e avaliar as suas interacções, o que
permite detectar mais facilmente eventuais avarias, diminuindo tempos de paragem. É
possível o diagnóstico on-line de cada equipamento, incluindo funções de manutenção
preventiva e calibração de equipamentos.
Autómatos programáveis
50
Há um aumento da performance do sistema, permitindo maior flexibilidade no projecto, e
os procedimentos do controlo podem residir nos equipamentos de campo, reduzindo a
dimensão do sistema global de controlo. Obtém-se uma diminuição dos custos globais do
sistema e a possibilidade de expansão. Também, a recolha de dados dos equipamentos de
campo são simplificados, e a comunicação é bidireccional entre os equipamentos de
campo e os equipamentos de controlo ou entre equipamentos de campo. Os equipamentos
de campo podem ser calibrados, inicializados, operados e reparados mais rapidamente do
que a instrumentação analógica convencional, reduzindo os tempos de operação do
sistema. Tem ainda como vantagens a possibilidade de expansão do sistema ou adição de
outros equipamentos de campo de simples execução, sem necessidade de interface ou
conversores. O produto envolve 4 camadas e serviços de gestão, não tendo o utilizador
que se preocupar com a Data Link Layer nem com a Application Layer, ou seja, só se
preocupa com a physical Layer e User Layer. O utilizador apenas deve ter alguns
conhecimentos sobre os serviços de gestão, para o caso de ocorrerem avarias e assim
poder tratar a informação gerada pelo sistema.
2.7.4 Redes locais
As características das redes locais são classificadas com ambientes de supervisão, de
gestão de projecto e planeamento; operam a ritmos entre a dezena e uma centena de
Mbps com grandes pacotes de informação; detêm menos determinismo que nas redes de
campo; utilizam cabo coaxial ou fibra óptica; actualmente utilizam predominantemente
Redes Ethernet.
2.7.4.1. Ethernet industrial
Esta rede tem como vantagens o baixo custo de hardware para LAN e WAN, a grande
disponibilidade no mercado, a compatibilidade entre diferentes fabricantes, a utilização
Autómatos programáveis
51
de cabo coaxial e de fibra óptica, os ritmos de transmissão de 1Mbps a 1Gbps. Tem como
desvantagem o determinismo, ou seja, o tempo de resposta insuficiente para algumas
aplicações, não havendo solução para segurança intrínseca e dificuldade de sincronismo a
nível de microsegundos.
2.7.4.2 Análise actual sobre as redes industriais
Existe uma grande diversidade de soluções nas redes de campo actuais. A decisão deve
ser tomada com base em custos, performance, segurança e fiabilidade. A arquitectura de
futuro tende a ser uma combinação da rede Ethernet com redes de campo já existentes, tal
como se ilustra na Fig 2.34. A rede de gestão tem como objectivo a supervisão, o
comando, o planeamento e a banco de dados. A rede de controlo tem como objectivo o
controlo em tempo real, a segurança e a interface. A rede de campo tem como objectivo a
aquisição das variáveis e a actuação sobre equipamentos. As redes de campo actuais
continuarão a ter grande importância, a estratégia é aproveitar o que existe em redes de
campo, protocolos Ethernet e Internet e protocolos e padronizações existentes na área
industrial. O objectivo é alcançar o determinismo, velocidade, volume de dados,
flexibilidade e compatibilidade numa única rede.
Figura 2.34 Interligação de redes
Capítulo 3
AUTÓMATO TWIDO DA SHENEIDER ELECTRIC
Autómato TWIDO
55
3.1 O autómato TWIDO
Existem no laboratório de automação e robótica cinco autómatos Twido, sendo quatro
modulares, com alimentação externa a 24VDC, e um compacto com alimentação directa
da rede a 230 VAC.
Estes autómatos têm memória RAM e EEPROM, uma parte da memória é acedida em
formato de bit e a outra parte em formato de 16bits. Na memória de palavras encontra-se
o programa da aplicação, os dados referentes à aplicação e às constantes.
De seguida procede-se a uma breve descrição destes autómatos. Faz-se notar novamente
que estas folhas não pretendem substituir os manuais do autómato, mas antes
proporcionar as noções básicas que permitam desde logo levar a cabo os trabalhos
propostos, bem como o projecto de desenvolvimento na parte prática da disciplina.
Twido compacto e modular
Todos os autómatos, compactos ou modulares, conforme a sua base (tipo de alimentação,
I/O na própria base, capacidade de comunicação etc.), havendo uma referência, sempre
diferente, para cada tipo de base e/ou módulos, que deverão ser sempre definidos no
início da criação de um programa (o programa é desenvolvido, com os endereços e
Autómato TWIDO
56
símbolos, para uma determinada base e/ou uma base eos módulos de expansão que se
entendam necessários).
De seguida indicam-se as Linguagens, Objectos, Instruções e Funções que o autómato\
Twido utiliza.
3.2 Linguagens, objectos, instruções e funções
3.2.1 Linguagens
Um programa é constituído por uma sequência de malhas (Linguagem Ladder) ou de
frases (Linguagem List).
O TwidoSoft possui uma funcionalidade reversível, permitindo converter um programa
em linguagem List para a linguagem Ladder, e vice-versa:
• Possibilidade de estruturar o programa recorrendo a Labels (%Lx);
• Um programa pode ser constituído por sub-programas para as funções repetitivas;
• Os sub-programas são chamados numa malha (Ladder) ou numa frase (List).
Autómato TWIDO
57
Exemplo: o sub-programa "cálculo de débito" é utilizado para a gestão das bombas n° 1, 2 e
3.
Linguagem “Logic Ladder”
Analogia linguagem Ladder Logic/esquema eléctrico
A linguagem Ladder Logic é uma sequência de malhas onde cada malha contém uma
página de 7 linhas e 11 colunas. Cada célula pode conter um contacto ou uma bobina, ou
uma ligação.
A analogia entre um esquema eléctrico e a linguagem Ladder Logic é muito perceptível.
Princípio de processamento da linguagem Ladder
Sequência do processamento da linguagem Ladder Logic:
• Processamento malha a malha (RUNG);
• Processamento de cima para baixo;
• Processamento da esquerda para a direita.
Autómato TWIDO
58
Contactos
Bobinas
Linguagem List
Noção da frase List.
Em linguagem List, denomina-se “frase" de programa à malha da linguagem Ladder
Logic.
Regras de escrita duma frase de programa
• Cada instrução é escrita numa linha;
• A primeira instrução da frase começa por LD (carregamento);
Autómato TWIDO
59
• Cada instrução é composta por 2 zonas:
• O nome da instrução (composta da acção e do tipo de objecto);
• O nome do objecto sobre o qual se aplica a instrução.
A analogia Ladder Logic/LIST
3.2.2 Objectos
A memória da aplicação é constituída principalmente por 2 zonas:
• Zona do programa do utilizador;
• Zona dos dados do utilizador.
O tamanho do programa do utilizador depende da aplicação.
Autómato TWIDO
60
Para os dados do utilizador, o Twido propõe 2 mecanismos:
• Modo automático: o TwidoSoft atribui os dados do utilizador necessários ao
programa escrito;
• Modo configurado: em que é o utilizador que atribui o tamanho disponível por
tipo de objectos (palavras, contadores, temporizadores…).
•
O menu Autómato/Status memória permite efectuar essa configuração.
É possível conhecer o conjunto das informações relativas à ocupação da memória do
autómato (Menu Autómato/Status memória).
• Bits/palavras/constantes memória: Número de variáveis %Mi, %Mwi, %Kwi
utilizadas pela aplicação;
• Salvaguarda: Tamanho da aplicação salvaguardada;
• RAM = EEPROM: identidade da memória RAM e da memória EEPROM;
• Dados memória disponível: Capacidade de memória disponível (excepto
programa);
• Código executável: Tamanho do programa;
• Dados do programa: Número de palavras utilizadas pelos dados da aplicação;
Autómato TWIDO
61
• Modif. « on line »: Capacidade da memória atribuída para as modificações em
modo ligado;
• Código memória disponível: Capacidade da memória de programa disponível.
Um bit interno é o equivalente de um relé auxiliar.
M bit interno.
n número do bit
%M0, %M1, ...,%M127: 128 bits comuns a todos os autómatos Twido compacto 10E/S e
16E/S.
%M128 a %M255: 128 bits suplementares para os outros autómatos Twido.
Autómato TWIDO
62
Exemplo: síntese do estado das diferentes entradas.
Objectos palavras simples: %MWn
Palavras de 16 bits contendo um valor inteiro e utilizadas para ordenar os valores na
memória dos dados durante a execução do programa. (exemplo %MW 50 = 14578).
MW palavra simples (3000 máx.).
Objectos palavras duplas: %MDn
Palavras de 32 bits contendo um valor inteiro (exemplo %MD 12 = 99845).
MD palavra dupla (1500 máx.).
Objectos palavras flutuantes: %MFn
Palavras de 32 bits contendo um valor real (exemplo %MF 22 = 3,55).
MF palavra flutuante (1500 máx.)
Autómato TWIDO
63
Exemplo: Utilização das palavras.
Objectos Constantes simples: %KWn
As constantes servem para armazenar os valores pré-definidos e não modificáveis pelo
programa. (exemplo %KW 50 = 14578), % objecto.
KW constante simples (256 máx).
Objectos Constantes duplos: %KDn
Constantes de 32 bits contendo um valor inteiro (exemplo %KD12 = 99845)
KD constante dupla (128 máx.).
Objectos Constantes flutuantes: %KFn
Constantes de 32 bits contendo um valor real (exemplo %KF22 = 3,55).
KF constante flutuante (128 máx.).
Autómato TWIDO
64
Exemplo: Utilização das constantes.
Endereçamento de um bit numa palavra: %MWn : Xi
O TwidoSoft permite extrair um dos 16 bits das palavras. O endereço de uma palavra está
então completo pela ordem do bit que queremos extrair:
% objecto.
MW palavra simples.
n número da palavra.
i : posição do bit nas palavras.
Exemplos:
%MW5:X6 = bit número 6 da palavra interna %MW5
%QW5.1:X10 = bit número 10 da palavra de saída %QW5.1
Repartição das palavras
As palavras simples, duplas e flutuantes coexistem na mesma zona da memória.
Exemplo: a palavra dupla %MD0 é composta pela palavra %MW0 e pela palavra
%MW1.
É necessário prestar atenção à numeração e ao tipo das palavras utilizadas.
Autómato TWIDO
65
Ao utilizar uma palavra dupla %MD1, não podem ser utilizadas palavras simples %MW1
e %MW2, e as palavras duplas %MD0 e %MD2, porque as casas de memória já estão
utilizadas (Ver a seguinte tabela).
Tabelas
Tabela de bits: %Mi:L
Tabela de palavras simples: %MWi:L
Tabela de palavras duplas: %MDi:L
Tabela de palavras vírgula flutuante: %MFi:L
i: endereço do início da tabela.
L: número de elementos da tabela
Exemplo: Tabela de 7 palavras.
Identificação de um objecto numa tabela: %MWx[%Mwy]
Pode ser utilizado um índice para aceder a um objecto de uma tabela.
Autómato TWIDO
66
Exemplo:
%MW10 [%MW20] é uma palavra onde a referência é composta da referência directa 10
e do conteúdo da palavra %MW20. Se o valor da palavra %MW20 for 3, escrever em
%MW10 [%MW20] é equivalente a escrever em %MW13 (10 + 3).
Bits sistema: %Si
Os bits sistema %S0 a %S127 vigiam o bom funcionamento do autómato assim como a
boa execução do programa da aplicação.
Arranque a frio: %S0
Normalmente a 0, colocado a 1 por:
• Recuperação da alimentação com perda de dados (falha de bateria);
• Programa utilizador;
• Substituição de cartucho;
• Premindo o botão RESET.
Bit colocado a 1 durante o 1º ciclo completo. Volta a 0 antes do ciclo seguinte.
Arranque a quente: %S1
Normalmente a 0, é colocado a 1 por:
• Recuperação da alimentação com salvaguarda dos dados;
• Programa utilizador.
Autómato TWIDO
67
Bit colocado a 0 pelo sistema no fim do 1º ciclo completo e antes da actualização das
saídas.
Base de tempo: %S4 a %S7
%S4 10 ms
%S5 100 ms
%S6 1 s
%S7 1 min
Colocação a zero das saídas: %S9
No estado 1, força o valor das saídas a 0 quando o autómato está em modo de execução
(RUN), No estado 0, as saídas são actualizadas normalmente.
Defeito das entradas/saídas: %S10
Normalmente a 1. Este bit pode ser colocado a 0 pelo sistema quando detectado algum
erro nas E/S.
Palavras sistema: %SWi
Estas palavras %SW0 a %SW127 geridas pelo autómato permitem várias funções:
• Acesso aos dados provenientes directamente do autómato lendo as palavras
%SWi;
• Realização das operações na aplicação (exemplo: actualização dos blocos
horodatadores).
•
Eis alguns exemplos:
Tempo de ciclo do autómato: %SW0
Modifica o tempo de ciclo do autómato definido no momento da configuração com a
ajuda do programa do utilizador no editor da tabela de animação.
Autómato TWIDO
68
Estado do autómato: %SW7
Cada bit desta palavra corresponde a um parâmetro do estado do autómato.
• Bit [0]: salvaguarda/restauração em curso;
• Bit [1]: configuração do autómato em curso;
• Bit [15]: Pronto para executar.
Estado do autómato: %SW6
0 = NO CONFIG
2 = STOP
3 = RUN
4 = HALT
Função horodatador: %SW49 a %SW53
%SW49: Dia da semana
%SW50: Segundos
%SW51: Horas e minutos
%SW52: Mês e dia
%SW53: Século e ano
3.2.3 Instruções
Operandos autorizados
Os valores 0 ou 1:
• As entradas e saídas do autómato (%I… e %Q…);
• Todos os bits, quer sejam de sistema, internos, etapas, etc…;
• As expressões de comparação ([%Mwi<1000] por exemplo).
Autómato TWIDO
69
Instruções lógicas “E”
A operação lógica E é representada:
• Em Ladder pela colocação em série dos contactos;
• Em List pela instrução AND (e as suas derivadas ANDN, ANDR e ANDF).
Exemplo: Utilização da instrução lógica AND.
Instruções lógicas “OU”
A operação lógica OU é representada:
• Em Ladder pela colocação em paralelo dos contactos;
• Em List pela instrução OR (e suas derivadas ORN, ORR e ORF).
Autómato TWIDO
70
Exemplo: Utilização da instrução lógica OR.
Instruções lógicas OU exclusivo
O exemplo abaixo explica as 2 técnicas para escrever esta instrução:
Operações aritméticas entre dois operandos inteiros ou sobre um operando
inteiro
Diferentes tipos de instruções aritméticas
Autómato TWIDO
71
Sintaxe
Exemplo
Comparação entre dois operandos
Diferentes tipos de comparações
Exemplo
Instruções lógicas
As instruções lógicas permitem efectuar as operações lógicas entre dois operandos ou
sobre um operando: AND, OR, XOR, NOT.
Autómato TWIDO
72
Instruções de shift
As instruções de shift deslocam os bits de um operando um certo número de posições
para a direita ou para a esquerda: SHL, SHR, ROL, ROR.
Instruções de conversão
As instruções de conversão permitem efectuar a conversão entre as diferentes
representações numéricas:
• BTI (Conversão: BCD -> binário);
• ITB (Conversão: Binário -> BCD).
•
Instruções de conversão entre palavras simples e duplas
• LW (extracção do bit menos significativo duma palavra dupla para uma palavra
simples);
• HW (extracção do bit mais significativo duma palavra dupla para uma palavra
simples);
• CONCATWC (junta duas palavras para numa dupla palavra);
• DWORD (converte uma palavra de 16 bits numa dupla palavra de 32 bits).
Instruções aritméticas
Autómato TWIDO
73
Exemplo
Instruções trigonométricas
Instruções de conversão
Exemplo
Instruções de conversão inteiros/flutuantes
Autómato TWIDO
74
Instruções em tabelas
Soma Comparação Procura de posição Procura do Max. e Min.
Procura Deslocação Ordenação Média
Exemplo
Autómato TWIDO
75
Exemplo
Cálculo do débito médio a partir de valores analógicos armazenados numa tabela
%MF100:10.
Instruções de salto em linguagem List
As instruções de salto têm por efeito interromper imediatamente a execução de um
programa e de o retomar a partir da linha referenciada por uma etiqueta %Li.
• JMP: salto de programa incondicional;
• JMPC: salto de programa se o resultado da lógica precedente for 1;
• JMPCN: salto de programa se o resultado da lógica precedente for 0.
Exemplo
Autómato TWIDO
76
Instruções de sub-rotinas
As instruções de sub-rotinas activam a execução de uma sub-rotina, depois retorna ao
programa principal.
• SRn: chamada da sub-rotina;
• RET: retorno ao programa principal.
Ícone sub-rotina em Ladder. Utilizar o menu estendido (F12)
Instruções de fim do programa
• END: fim de programa incondicional;
• ENDC: fim de programa se o resultado da instrução do teste precedente for 1;
• ENDCN: fim de programa se o resultado da instrução do teste precedente for 0.
Em Ladder utilizar o menu estendido (F12)
Reserva de linhas em List
A instrução NOP não efectua nenhuma operação. Utilizar esta instrução para «reservar»
as linhas dum programa afim de poder inserir instruções posteriormente, sem modificar
os números das linhas.
Autómato TWIDO
77
3.2.4 Funções
Temporizadores
Os temporizadores permitem utilizar a noção de atraso. A sua simbolização é a seguinte:
% TM n (0<n<127).
Existem três tipos de temporizadores:
• TON: atraso à operação;
• TOF: atraso à inoperação;
• TP: temporização de impulso.
Temporizador tipo TON
O temporizador de tipo TON tem por função atrasar a operação da saída em relação à
entrada através de um tempo preciso. Quando a entrada IN é validada, o tempo inicia. A
saída Q é validada quando o tempo termina (%TM0.V=%TM0.P).A saída Q passa ao
estado lógico “baixo” ao mesmo tempo que a entrada.
Autómato TWIDO
78
Temporizador tipo TOFF
O temporizador de tipo TOFF tem por função atrasar a desabilitação da saída em relação
à entrada através de um tempo preciso. Quando a entrada IN é validada, a saída Q é
validada. Quando a entrada é desactivada inicia a temporização. Quando termina o tempo
(%TM0.V=%TM0.P), a saída é desactivada.
Temporizador tipo TP
O temporizador de tipo TP tem por função gerar um impulso de duração precisa. Quando
a entrada IN é validada, o tempo arranca e a saída Q é validada. Pára quando
%TM0.V=%TM0.P e a saída Q passa ao estado lógico “baixo”. O tempo válido de Q é
sempre o mesmo.
Autómato TWIDO
79
Sintaxe
Contadores
Os contadores crescentes ou decrescentes permitem contar ou descontar os impulsos. Um
valor de pré-selecção é registado (%C0.P) e a cada impulso na entrada da contagem (CU)
ou da descontagem (CD), o valor actual (%C0.V) muda. Quando %C0.V=%C0.P, a saída
D está no estado alto.
Sintaxe
Autómato TWIDO
80
Nota: Quer se trate de um temporizador ou de um contador, é adequado assinalar o
campo intitulado "regulação", pois este permite alterar o valor de pré-selecção. Com
efeito este parâmetro pode ser modificado graças à tabela de animação no caso de
seleccionado esse campo.
Programadores cíclicos (tambor)
Os programadores cíclicos são o equivalente das cames mecânicas. A cada passo,
corresponde o estado dos bits internos ou das saídas. Estes estados são definidos na
configuração do programador cíclico. A sua notação é a seguinte: %DRn.
Sintaxe
A entrada R permite posicionar-se no passo 0, a entrada U permite passar ao passo
seguinte e a saída F indica o último passo
Configuração com o TwidoSoft
Para programar um programador cíclico utilizar o menu estendido (F12).
Autómato TWIDO
81
Para configurar um programador:
1. Indicar o número do programador.
2. Indicar o número de passos.
3. Preencher a matriz. Para isso, basta activar ou desactivar cada bit clicando no
quadrado correspondente.
4. Indicar o nome das saídas ou dos bits internos correspondentes a cada bit do
programador
Horodatador
A instrução horodatador permite comandar as saídas em função dos horários pré-
definidos sem uma linha do programa.
Configuração com o TwidoSoft
1. Efectuar duplo clique sobre os Blocos horodatadores.
2. Indicar o número do horodatador.
3. Activar o campo "configurado".
4. Preencher os campos correspondentes: mês, data, hora e dia da semana.
5. Indicar o bit de saída ou interno que deve ser activado durante esse período.
Autómato TWIDO
82
3.3 O Software TWIDO
O software TwidoSoft permite programar e actualizar todas as aplicações da gama
Twido.
Explorador da aplicação
Autómato TWIDO
83
Preferências do utilizador
Esta função permite definir as preferências do utilizador relacionadas com a utilização
dos editores Ladder e List, a visualização das barras de ferramentas e a comunicação
PC/Autómato.
Seleccionar o menu Ficheiro/Preferências.
Gestão das ligações
O botão Gestão das ligações permite definir as ligações PC/Autómato.
• Ligação autómato local: COM1, COM2, USB;
• Ligação autómato distante: modem.
Protecção da aplicação PC por palavra chave
Activar a palavra-chave para proteger o acesso a uma aplicação.
Autómato TWIDO
84
Seleccionar o menu Programa/Alterar password
Gestão das ligações TCP/IP Ethernet entre o TwidoSoft e o autómato
Possibilidade de realizar uma ligação TCP/IP Ethernet entre o PC o TwidoSoft e um
autómato TWDLCAE40DRF
Protecção por password da aplicação PC
As passwords permitem controlar o acesso a uma aplicação.
Seleccionar o menu Programa/Alterar a password.
Gestão das ligações TCP/IP Ethernet entre o TwidoSoft e o autómato
Autómato TWIDO
85
Gestão das ligações
Uma instalação pode ter diferentes autómatos Twido com diferentes versões de firmware,
e logo ter vários níveis de capacidade. A gestão dos níveis das funções permite
determinar o nível da função que se pretende na aplicação.
Se o nível da função Twido for inferior ao nível requerido pela aplicação, uma mensagem
pede para actualizar o firmware do Twido ou a baixar o nível da função e proceder às
alterações necessárias na aplicação.
Autómato TWIDO
86
3.4 Configuração do “HARDWARE”
Definir o autómato base
Inicialmente é importante definir o autómato base. Pois de acordo com essa selecção
algumas opções não estarão disponíveis.
Há dois métodos para trocar o autómato base:
• Seleccionar no menu Material/trocar o autómato base…, e depois seleccionar o
autómato.
• No explorador da aplicação efectuar um clique-direito sobre o autómato base
depois seleccionar Trocar o autómato base… em seguida seleccionar o autómato.
Acrescentar módulos
É possível acrescentar até sete módulos de expansão a um autómato base (Esse número
depende do modelo do autómato, no máximo dois módulos de expansão AS-i)
Seleccionar o menu Material/Acrescentar um módulo… ou efectuar um clique sobre o
bus de expansão.
Autómato TWIDO
87
Acrescentar uma opção
Para acrescentar uma opção hardware (relógio, adaptador de comunicação).
Há dois métodos para acrescentar uma opção:
• Seleccionar no menu Material/Juntar uma opção… e seleccionar a opção
pretendida.
• No explorador da aplicação efectuar um clique sobre Material depois clicar sobre
Acrescentar uma opção… e seleccionar a opção pretendida.
Autómato TWIDO
88
Acrescentar um “modem”
Para acrescentar e configurar um modem:
1. Seleccionar o menu Material/Acrescentar um modem… o modem é
adicionado à configuração.
2. Efectuar um clique sobre Modem e seleccionar Propriedades.
3. Seleccionar o modem a configurar (modems suportados pelo TwidoSoft, ou
modems utilizadores previamente configurados).
Configuração das entradas
A configuração das entradas permite definir certos parâmetros do hardware: filtragem,
utilização em comando RUN/STOP, …). Existem igualmente dois métodos para esse
processo:
• Seleccionar o menu Material/Configuração das entradas e configurar os
parâmetros pretendidos;
• No explorador da aplicação efectuar um clique-direito sobre base depois clicar
sobre Editar a configuração das entradas.
Autómato TWIDO
89
Filtragem: A filtragem das entradas reduz os ruídos na entrada de um autómato.
Memorizado: A memorização do estado permite capturar e registar os impulsos nas
entradas com duração inferior a um ciclo do autómato.
Run/Stop: Pode-se utilizar a entrada Run/Stop para executar ou parar um programa.
Configuração das saídas
A configuração das saídas permite definir certos parâmetros do hardware. Existem
igualmente dois métodos para esse procedimento:
• Seleccionar o menu Material/Configuração das saídas e configurar os
parâmetros pretendidos.
• No explorador da aplicação efectuar um clique-direito sobre base e depois clicar
sobre Editar a configuração das saídas.
Estado do autómato
Uma só saída pode representar o estado do autómato e ser utilizada para os circuitos de
segurança externos ao autómato, ligados à alimentação eléctrica.
• Se o autómato está em RUN, a saída é colocada a 1.
• Se o autómato está em STOP ou ERROR, a saída é colocada a 0.
Autómato TWIDO
90
3.5. Exemplo de aplicação
De seguida, com o intuito de apresentar sucintamente e de forma expedita as
potencialidades do PLC, quer da perspectiva do “hardware”, quer da perspectiva do seu
“software”de programação, é apresentada a elaboração passo a passo de uma aplicação
para um sistema de rega automatizado, tal como representado de forma esquemática na
Fig. 3.1.
Figura 3.1 Esquema de um sistema de rega automatizado
Descrição do processo
O sistema de rega é realizado a partir da água armazenada no reservatório da Fig. 3.1.
Assim que o reservatório estiver cheio, a rega pode ser iniciada.
Enchimento do reservatório
O reservatório é alimentado por uma bomba.
A bomba arranca:
• quando é detectado um nível baixo;
• quando a rega termina.
• A bomba pára:
• quando o nível de água atinge o topo do reservatório.
Autómato TWIDO
91
Rega
Assim que o reservatório estiver cheio e depois de um período de espera de 5 min a rega é
iniciada durante 25 min.
Modos de marcha da instalação
• O botão PARAGEM permite parar a rega e a bombagem em caso de
problema;
• O botão MARCHA permite arrancar a instalação.
3.5.1 Análise da aplicação
Características da aplicação
A fase de análise consiste em determinar as diferentes necessidades da aplicação em
termos de entradas/saídas, do “tamanho” do autómato, da capacidade da memória e de
todas as opções pretendidas. Pretende-se igualmente determinar como deverá ser
realizado o programa.
Definição das entradas
• Uma entrada para detecção de nível alto;
• Uma entrada para detecção de nível baixo;
• Uma entrada para PARAGEM;
• Uma entrada para MARCHA.
Definição das saídas
• Uma saída para comando da bomba;
• Uma saída para comando da válvula de rega.
Para a aplicação em causa iremos necessitar de 4 entradas digitais e 2 saídas digitais, a
aplicação pode ser facilmente realizada com um autómato Twido Compact 10 E/S (6
entradas digitais e 4 saídas digitais), Fig. 3.2.
Autómato TWIDO
92
Figura 3.2 Autómato Twido Compact 10 E/S (Alimentação e I/O para a aplicação)
Estrutura do programa
A aplicação comporta 2 funções: o enchimento do reservatório e a rega.
Estrutura do programa - parte reservatório:
A bomba arranca:
• assim que é detectado o nível baixo, ou
• assim que terminada a rega, ou
• assim que é seleccionada a condição de Marcha
A bomba pára:
• Assim que é atingido o nível alto, ou
• assim que é seleccionada a condição de Paragem.
Assim que a bomba arranca, é realizada uma realimentação do comando, Fig. 3.3.
Autómato TWIDO
93
Figura 3.3 Diagrama de contactos para aplicação especificada
Estrutura do programa - parte da rega
A rega começa:
• assim que o nível alto é detectado, e
• depois de uma temporização 5 min.
A rega termina:
• ao fim de 25 min, ou
• assim que é seleccionada a condição Paragem.
Figura 3.4 Esquema funcional para aplicação especificada
O programa pode ser realizado em:
• Linguagem esquema de contactos: Ladder Logic
• Linguagem lista de instruções: List
Autómato TWIDO
94
3.5.2 Ligação do autómato
Estando definidas todas as entradas/saídas o autómato pode ser ligado. Para este exemplo,
basta alimentar o autómato e proceder as ligações conforme os esquemas fornecidos pelo
fabricante. A Fig. 3.5 mostra o esquema de ligações, bem como os “Leds” de indicação e
a respectiva funcionalidade.
Figura 3.5 Esquema de ligações e “Leds” de indicação
Configuração do autómato
Com o software TwidoSoft podemos:
• criar uma nova aplicação;
• definir a base do autómato TWIDO.
Princípio da realização
Para criar a nova aplicação procede-se da seguinte forma, Fig. 3.6:
1. Seleccionar o menu Ficheiro/Novo;
2. No explorador, clicar sobre o tipo de base e seleccionar o menu Alterar a
base do autómato;
3. Seleccionar a base e validar em Alterar;
4. Seleccionar o menu Ficheiro/Gravar para salvaguardar a aplicação.
Autómato TWIDO
95
Figura 3.6 Criação de uma nova aplicação
3.5.3 Criação do programa
Esta aplicação será programada em linguagem Ladder Logic.
Do ponto de vista da programação, as entradas e as saídas físicas são associadas aos
objectos do autómato pelos símbolos, tal como se mostra na Tab. 3.1.
Tabela 3.1 Endereçamento e símbolos atribuídos
Declaração dos símbolos
O processo de declaração dos símbolos é o seguinte, Fig. 3.7:
1. No explorador, clicar sobre Símbolos e seleccionar Editar;
2. Introduzir o Símbolo e validar;
3. Introduzir o Objecto e um comentário como opção.
Autómato TWIDO
96
Figura 3.7 Atribuição de símbolos a endereços
Configuração dos temporizadores
A aplicação faz uso de dois temporizadores:
• %TM0: atraso da rega (TON)
• %TM1: duração da rega (TP)
• Para facilitar a actualização da aplicação, é definida a seguinte regulação:
• TON = 5 s
• TP = 25 s
A configuração dos temporizadores é conseguida da seguinte forma, Fig. 3.8:
1. No explorador, clicar sobre Temporizadores e seleccione Editar.
2. Indicar o nº do temporizador, o tipo, a base de tempo e o valor de
préselecção.
Figura 3.8 Configuração dos temporizadores
Autómato TWIDO
97
Elaboração do programa
Elaboração do programa de acordo com as informações já descritas.
O programa compreende 2 partes, Fig. 3.9:
• programa Enchimento Reservatório;
• programa Rega.
Para cada parte é apresentada a estrutura do programa a realizar, o modo de operação,
assim como uma demonstração.
(a)
(b)
Figura 3.9 (a) Estrutura do programa, (b) programa enchimento reservatório
Autómato TWIDO
98
Na Fig. 3.10 são indicados os seguintes passos definir o programa Enchimento
reservatório:
1. no explorador, clicar sobre Programa e seleccionar Editor Ladder;
2. clicar sobre o ícone Inserir para criar a 1ª malha (“rung”);
3. clicar sobre o ícone representando o contacto;
4. clicar sobre a célula destinatária;
5. clicar sobre o contacto e escolher o símbolo ou o objecto;
Figura 3.10 Passos para a programação
A Fig 3.11 mostra a estrutura do programa enchimento do reservatório já introduzido.
Figura 3.11 Programa Enchimento Reservatório
A Fig. 3.12 mostra o programa Rega
Autómato TWIDO
99
(a)
(b)
Figura 3.12 (a) Temporização TM0 que atrasa o arranque da rega (TON), (b)
temporização TM1 que controla a duração da rega (TP)
Após a introdução do programa, seleccionar o menu Programa/Analisar do programa para
detectar eventuais erros.
3.5.4 Ligação ao autómato, transferência e execução do programa
Após avaliação do programa, é realizada a conexão com o PC ao autómato para transferir
a aplicação.
Autómato TWIDO
100
Figura 3.13 “Menu”transferência de programa
Clicar sobre o ícone RUN de modo a executar o programa.
Posicionar o interruptor %I0.0 em 1 (simulação nível alto), a saída %Q0.1 acende ao fim
de 5s durante 25s.
Pode-se criar uma tabela de animação por forma as variáveis do programa.
Para tal, deve:
• no explorador, clicar sobre Tabela de animação e seleccionar Novo.
• escolher os diferentes objectos a visualizar.
Desta forma pode-se obter a tabela de animação que se deseje, como por exemplo a que a
seguir se indica na Tab. 3.2.
Tabela 3.2 Tabela de animação
Autómato TWIDO
101
Visualização dinâmica do programa
Assim que o PC é ligado ao autómato, o modo animação do programa permite visualizar
de forma dinâmica todos os elementos do programa (contactos, bobinas, valores de
corrente
dos temporizadores, …).
Estes elementos são animados no programa Ladder em Run ou em Stop:
• os contactos, bobinas e objectos específicos onde os resultados lógicos são iguais
a 1 aparecem com o fundo de outra cor;
• as variáveis dos blocos função, comparação, operação são apresentadas e incluem
os valores actuais e pré-definidos nos respectivos endereços;
• os operandos binários são afixados sob a forma de 0 ou 1, enquanto que todos os
outros valores se afixam sob forma hexadecimal ou decimal.
Faz-se notar que a animação pode não corresponder ao que na realidade é a execução do
programa, pelo facto de a taxa de refrescamento no PC ser inferior ao ciclo de scan do
autómato.
3.6 Formas de funcionamento em ciclo
Funcionamento em cíclico contínuo
Tal como referido no capítulo 2, o autómato corre o programa em o ciclo, sendo que no
Twido este ciclo é composto por 4 fases:
• os processos internos (gestão da temporização, comunicação, …);
• actualização das entradas;
• o processamento do programa (inclui ;
• a actualização das saídas.
Autómato TWIDO
102
Quando o ciclo em curso termina, o autómato inicia o ciclo seguinte.
O funcionamento cíclico consiste em continuar assim que termina um ciclo.
Depois de efectuada a actualização das saídas (terceira fase da tarefa do ciclo), o sistema
executa um determinado número de tarefas próprias e inicia imediatamente outra tarefa
de ciclo.
O ciclo do autómato é controlado por um watchdog que permite garantir a actualização
das saídas num período de tempo máximo.
Se o ciclo do autómato atingir o valor do watchdog, o autómato passa a HALT que
requer:
• um comando INIT;
• Correcção da origem do problema;
• Passar a RUN para reiniciar o processamento.
Nota: em modo HALT as saídas são forçadas ao seu estado de salvaguarda por defeito.
Configuração
A configuração do modo de funcionamento é efectuada através do menu
Programa/Editar o modo de processamento.
Autómato TWIDO
103
Funcionamento em ciclo periódico
Neste modo de funcionamento, a aquisição das entradas, o processamento do programa
da aplicação e a actualização das saídas são efectuadas de forma periódica de acordo com
um intervalo definido durante a configuração (de 2 a 150 ms).
Controlo em funcionamento periódico
%SW0 contem o valor do período (0-150 ms). É inicializado aquando um arranque a frio
pelo valor configurado e pode ser alterado pelo utilizador.
%S19 indica que o período foi ultrapassado. É colocado a 1 pelo sistema quando a
duração do processamento ultrapassa o tempo definido. Tem de ser colocado a 0 pelo
utilizador.
3.7 Arranque a quente e arranque a frio
Causas de um arranque a quente
Pode ser provocado um arranque a quente:
• pela retoma da alimentação sem perda do contexto;
• quando o bit do sistema %S1 é colocado a 1 pelo programa;
• a partir do visualizador, quando o autómato está em modo STOP.
Autómato TWIDO
104
Retoma da execução do programa
A execução do programa reinicia no início do ciclo.
Os dados são salvaguardados.
Quando é requerido um processo de uma aplicação particular, o bit %S1 deve ser testado
no início da tarefa do ciclo e deve ser chamado o programa correspondente.
Causas de um arranque a frio
Um arranque a frio pode ser provocado:
• pelo download de uma nova aplicação;
• pela retoma da alimentação com perda do contexto da aplicação;
• quando o bit %S0 é colocado a 1 pelo programa;
• através do visualizador, quando o autómato está em modo STOP.
Reinicio da execução do programa
Na colocação sob tensão, o autómato está em modo de execução (RUN). Em caso de
rearranque na sequência de uma paragem causada por um erro, o sistema impõe um
rearranque a frio.
Autómato TWIDO
105
A execução do programa reinicia no início de ciclo.
No caso de um arranque a frio e quando é requerido um tratamento particular da
aplicação, o bit %S0 (que está a 1) deve ser testado no decorrer da primeira tarefa do
ciclo.
3.8 Eventos
É utilizado um evento no autómato para ter em conta e garantir processamentos e acções
muito rápidas em relação ao ciclo do autómato (exemplo: paragem dum movimento sobre
um fim de curso).
Apresentação das tarefas
Uma tarefa de eventos, gerada por um evento, provoca uma interrupção no programa
principal. Permite tratar uma parte do programa e de actualizar os objectos rapidamente.
Autómato TWIDO
106
As nove fontes de eventos permitidas são as seguintes:
• 4 eventos relacionados aos limites dos blocos função contador muito rápido (saídas
TH0 e TH1 do bloco função %VFC);
• 4 eventos ligados às entradas físicas de uma base autómato (%I0.2, %I0.3, %I0.4 e
%I0.5);
• 1 evento periódico. O período desta condição é fixo na configuração, de 5 a 255
ms. Só pode ser utilizado um único evento periódico.
Sequência de execução dos eventos
1. Salvaguarda do contexto do ponto de execução do programa.
2. Execução da secção da programação (sub-rotina etiquetado SRi) ligada ao evento.
3. Actualização das saídas.
4. Reposição do contexto do ponto de execução e continuação do programa.
A prioridade dos eventos
Os eventos têm 2 prioridades possíveis: Alta ou Baixa. Mas um só evento pode ter a
prioridade Alta. Os outros eventos têm prioridade Baixa, e a sua ordem de execução
depende então da sua ordem de detecção.
Para gerir a ordem de execução das tarefas eventuais, existem dois ficheiros com
capacidade para 16 eventos.
Autómato TWIDO
107
3.9 Modo de funcionamento - modo RUN e STOP
Autómato em modo RUN, o processador efectua as seguintes operações:
• Processamento interno;
• Aquisição das entradas;
• Processamento da aplicação do programa;
• Actualização das saídas.
Autómato em modo STOP, o processador efectua as seguintes operações:
• Processamento interno;
• Aquisição das entradas.
Autómato TWIDO
108
3.10 Salvaguarda do programa e dos dados
A memória EEPROM, integrada no autómato permite a salvaguarda interna dos dados e
do programa. Depois de uma perda de memória RAM (bateria descarregada), o conteúdo
da memória EEPROM é reposto na memória RAM sem qualquer intervenção do
utilizador.
Salvaguarda do programa
Para se poder salvaguardar o programa na memória EEPROM é necessário que o
programa em RAM seja validado. Se esta condição for respeitada, a salvaguarda é
executada seleccionando o menu Autómato / Salvaguardar.
Reposição do programa
Para repor o programa na memória RAM seleccionar o menu Autómato/Repor.
Autómato TWIDO
109
Notas:
A salvaguarda e a reposição com um cartucho de extensão de memória de 32K permite
duplicar o programa de um autómato para o outro.
A salvaguarda e a reposição com um cartucho de extensão de memória de 64K permite
duplicar o programa e permite igualmente gerir as aplicações superiores a 32 K e até 512
palavras.
Estrutura da memória do Twido
Abaixo está representado um esquema da estrutura da memória de um autómato com um
cartucho de extensão de memória.
As setas indicam os elementos que podem ser transferidos para a RAM na colocação sob
tensão.
Salvaguarda dos dados
Possibilidade de salvaguardar um máximo de 512 palavras (%MW) em EEPROM por
aplicação.
A salvaguarda só é possível se forem verificadas as seguintes condições:
Autómato TWIDO
110
• Um programa válido está presente na RAM e esse programa é salvaguardado na
EEPROM;
• As palavras memórias são configuradas;
• Se estas condições são verdadeiras, a salvaguarda é executada:
� Escrevendo em %SW97 o comprimento das palavras memória a
salvaguardar;
� Posicionando %SW96:X0 em 1.
Reposição dos dados
A reposição só é possível se verificadas as seguintes condições:
• Uma aplicação de salvaguarda válida está presente na EEPROM;
• A aplicação na RAM corresponde à aplicação de salvaguarda na EEPROM;
• As palavras memória de salvaguarda são válidas.
Se estas condições são verdadeiras, a reposição é executada posicionando %S95 a 1.
Fluxograma "Salvaguarda dos dados" (RAM >> EEPROM )
Fluxograma "Salvaguarda dos dados" (EEPROM >> RAM)
Autómato TWIDO
111
3.11 Diagnóstico pelos sinalizadores e bits do sistema
Sinalizadores do autómato
A tabela abaixo indica o significado dos diferentes sinalizadores para:
• Um autómato base ou um autómato de extensão;
• Um autómato com Entradas/Saídas remotas.
Autómato TWIDO
112
Sinalizadores dos módulos
A tabela abaixo indica o significado dos diferentes sinalizadores para:
Diagnóstico pelos bits do sistema
A tabela abaixo indica o significado dos principais bits do sistema para determinar um
diagnóstico.
Autómato TWIDO
113
Palavras do sistema
A tabela abaixo indica o significado das principais palavras do sistema para determinar
um diagnóstico.
Estatísticas dos incidentes
Num sistema automatizado, 95% das avarias são externas ao autómato.
São provenientes com frequência dos aparelhos de potência, dos sensores ou da ligação
destes diferentes elementos.
Autómato TWIDO
114
As ferramentas de ajuda do TwidoSoft
Numa primeira fase, é aconselhável verificar o estado dos sinalizadores do conjunto dos
módulos do autómato. O diagnóstico termina depois da leitura do estado dos bits e das
palavras do sistema. Em caso de dúvida, utilizar o software de aplicação TwidoSoft.
O TwidoSoft propõe diferentes ferramentas que permitem definir a causa de uma avaria
da aplicação. As ferramentas privilegiadas são:
• O ecrã de animação do programa: Permite observar os processos efectuados e os
valores das variáveis tratadas.
• As tabelas de animações: Estas tabelas permitem adicionar as variáveis a
visualizar afim de alargar o campo de observação. Os valores das variáveis podem
ser modificadas e é possível forçar as E/S.
• O visualizador das referências cruzadas: Permite identificar as instruções que
modificam as variáveis
Autómato TWIDO
115
3.12 Comunicações
3.12.1 As portas de comunicação
O autómato Twido possui de base uma porta série de comunicação RS485 (Porta 1).
Em opção, é possível juntar uma segunda porta de comunicação RS485 ou RS232C
(Porta 2).
Estas duas portas são configuráveis com o protocolo “remote link”, Modbus ou ASCII.
A base compacta TWD LCAE 40DRF (Modbus TCP) dispõe de uma porta Ethernet
integrada.
Características, opções de comunicação
RS 485 ou RS 232 ligando os protocolos “remote link”, ASCII, Modbus.
Esta opção existe em ligação por terminal com parafuso ou mini-DIN.
Esta opção não está disponível com o Twido Compacto de 10 E/S.
3.12.2 Comunicação MODBUS
Protocolo Modbus
Protocolo mestre/escravo que permite a um mestre único dar respostas aos escravos ou de
agir em função da solicitação.
Autómato TWIDO
116
Exemplos de arquitectura:
Exemplo de ligação
Um autómato Twido (mestre) comunica com um arrancador-controlador Tesys_U
equipado com um módulo Modbus (escravo).
Configuração de um Twido mestre ou escravo
A configuração de um mestre ou de um escravo é idêntica, o sistema reconhece como
mestre do bus o autómato que lançará a execução da função EXCHi.
Autómato TWIDO
117
Programação das trocas (“exchanges”)
A programação de uma solicitação Modbus é efectuada por intermédio de uma função
pré-definida, a função EXCH1 para a porta 1 ou EXCH2 para a porta 2.
Esta instrução utiliza uma tabela que controla as trocas e armazena os dados recebidos ou
a enviar.
[EXCHx %MWi:L]
%MWi:L endereço e comprimento da tabela.
Nota: O bloco função %MSG pode ser utilizado para controlar as trocas (verificar os
erros de comunicação, coordenar o envio de várias mensagens e emitir as mensagens
prioritárias).
Autómato TWIDO
118
3.12.3 Comunicação ASCII
Os autómatos Twido podem comunicar em modo ASCII. Trata-se de um protocolo de
modo caracteres half duplex que permite transferir e/ou receber dados com a ajuda de um
periférico (impressoras, terminais, ecrãs).
Configuração
Autómato TWIDO
119
Programação de um envio
A programação de um envio é efectuada por intermédio de uma função pré-definida, a
função EXCH1 para a porta 1 ou EXCH2 para a porta 2.
Esta instrução utiliza uma tabela que controla as trocas e armazena os dados recebidos ou
a enviar.
[EXCHx %MWi:L]
%MWi:L endereço e comprimento da tabela
Exemplo: envio da mensagem " PARAGEM FABRICAÇÃO" a uma impressora ou a um
terminal.
[EXCH2 %MWi:L]
%MWi:L Endereço e comprimento da tabela
3.12.4 Comunicação Ethernet
Portas Ethernet
A ligação sobre a rede Ethernet pode ser realizada da seguinre forma:
Autómato TWIDO
120
Porta Ethernet integrada
Princípio: O autómato Twido TWDLCAE40DRF permite as comunicações
cliente/servidor via Modbus TCP/IP sobre a rede Ethernet (10/100Mbits/s).
Pode ser alternadamente Cliente e Servidor Modbus TCP/IP.
Exemplo
1. O Twido IPx (cliente) envia um pedido ao equipamento IPz (servidor) que coloca à
disposição as informações.
2. O Twido IPy (cliente) envia um pedido ao Twido IPx (servidor) que coloca à
disposição as informações.
Autómato TWIDO
121
Configuração
Verificação do endereço MAC e do endereço IP do autómato
1. Em modo ligado, seleccionar o menu Autómato / Monitorizar o autómato, surgindo
a caixa de diálogo Acções autómato.
2. Clicar sobre o botão Ethernet para aceder aos parâmetros da ligação.
Autómato TWIDO
122
Porta Ethernet integrada no autómato
Configuração
Se o Twido funcionar em modo cliente Modbus TCP/IP, deve-se utilizar as instruções
EXCH3 e MSG3 e preencher a pasta Periféricos remotos.
As instruções EXCH3 e MSG3 utilizam-se igualmente como Macro de Comunicação.
Visualização da configuração Ethernet
Seleccionar o menu Programa / Editor de configuração e depois o ícone ETH.
Autómato TWIDO
123
Módulo TwidoPort
O módulo TwidoPort é uma gateway permitindo ligar um Twido a uma rede Ethernet em
modo servidor. Um Twido ligado no módulo TwidoPort, não permite enviar pedidos para
a rede Ethernet.
Características
• Alimentado através do autómato Twido;
• Ethernet 10/100 Mbits/s;
• Funções Auto MDIX e BootP;
• Configuração endereço Ethernet pela aplicação Twido.
Autómato TWIDO
124
Configuração
3.12.5 Comunicação CANopen
CANopen é um bus destinado às máquinas simples ou complexas, transporte, etc.
O Twido pode receber um módulo mestre TWD NCO1M.
Este módulo CANopen do Twido gere até 16 escravos CANopen.
É controlado pelas seguintes bases Twido:
• Bases compactas: TWDLC•A24DRF e TWDLCA•40DRF;
• Todas as bases modulares: TWDLMDA20xxx e TWDLMDA40xxx.
Autómato TWIDO
125
O módulo CANopen gere até 16 escravos com para cada um:
• um objecto PDO (*1Process Data Object) na entrada;
• um objecto PDO na saída.
*PDO
As PDO servem para trocar os dados do processo em tempo real.
Há 2 tipos de PDO:
• As PDO transmitidas pelo equipamento (Transmite PDO);
• As PDO recebidas pelo equipamento (Recebe PDO);
Princípio de funcionamento das PDO
Os objectos PDO apoiam-se no modelo Produtor/Consumidor.
O equipamento encarregado de transmitir a mensagem PDO é chamado o Produtor,
enquanto que o encarregado de receber é chamado o Consumidor.
O envio das PDO faz-se na alteração do estado.
Autómato TWIDO
126
Método de implementação por software
Configuração do bus
Autómato TWIDO
127
Declaração dos equipamentos escravos
As informações relativas ao equipamento escravo estão contidas em 2 tipos de ficheiros:
• O ficheiro EDS (Electronic Data Sheet): Compreende uma descrição do perfil
de comunicação de um equipamento : débitos, tipos de transmissão, número de
E/S, tipo de E/S (digitais ou analógicas), … É fornecido pelo fabricante do
equipamento e é utilizado na ferramenta de configuração.
• O ficheiro SPA (Schneider Product Archive): Contém uma configuração pré-
definida do equipamento no bus CANopen. Por exemplo, para o variador de
velocidade ATV31, o ficheiro CANopen_ATV31.SPA contém uma
configuração pré-definida que permite ao utilizador abdicar da configuração.
Nota: As macros DRIVE CANopen são concebidas unicamente para serem utilizadas
com o perfil CANopen Basic_ATV31.spa.
Autómato TWIDO
128
Mapeamento dos objectos
A pasta Mapping permite configurar os objectos PDO de cada equipamento escravo
declarado no bus.
Autómato TWIDO
129
Exemplo: ATV 31 (ficheiro SPA). A janela PDO indica a lista dos objectos
transportados para o PDO.
Exemplo: ATV 31 (ficheiro EDS) A janela PDO indica a lista dos objectos transportados
para os PDO.
Autómato TWIDO
130
Ligação dos objectos
A pasta Linking permite estabelecer uma ligação física entre os objectos PDO dos
equipamentos escravos seleccionados e os do módulo mestre.
A partir da janela dos objectos PDO escravos, seleccionar o objecto PDO para o qual se
pretende criar um link com o módulo mestre, depois clicar sobre o ícone adicionar.
Simbolização dos objectos
A pasta Símbolo permite aceder à simbolização das variáveis associadas ao módulo
mestre.
Capítulo 4 A PLATAFORMA TSX PREMIUM
4.1. O Autómato TSX
4.1.1 Generalidades
Os autómatos Modicon TSX Premium foram desenvolvidos para atender aos principais
padrões nacionais e internacionais em matéria de equipamentos electrónicos na indústria
e sistemas de automação. Das principai
imunidade, o alto nível do sistema multitarefa,
O módulo de processamento é responsável pelo controlo de toda a estação
que engloba os módulos de I/O, tanto discretos
comunicação, e módulos de aplicações específicas, que podem ser distribuídos ao longo
de uma ou mais “racks”, ligadas via Bus X ou F
Na Fig. 4.1 está representado o processador
Este processador engloba
1 - um display com 5 leds para identificação dos estados do processador;
2 - um display com 5 leds para
3 - um botão de Reset que
4 - um conector de comunicação TER, (cone
Autómato TSX Premium
133
TSX Premium
Os autómatos Modicon TSX Premium foram desenvolvidos para atender aos principais
e internacionais em matéria de equipamentos electrónicos na indústria
e sistemas de automação. Das principais características funcionais, pode
alto nível do sistema multitarefa, a robustez e a segurança.
O módulo de processamento é responsável pelo controlo de toda a estação
que engloba os módulos de I/O, tanto discretos como analógicos,
comunicação, e módulos de aplicações específicas, que podem ser distribuídos ao longo
s”, ligadas via Bus X ou Fieldbus.
representado o processador existente no laboratório.
Figura 4.1 Processador TSX P573623M
Este processador engloba:
com 5 leds para identificação dos estados do processador;
um display com 5 leds para identificação dos estados da porta Ethernet;
otão de Reset que provoca o arranque a frio do autómato;
onector de comunicação TER, (conector fêmea de 8 pinos mini
Autómato TSX Premium
Os autómatos Modicon TSX Premium foram desenvolvidos para atender aos principais
e internacionais em matéria de equipamentos electrónicos na indústria
podem-se destacar a
O módulo de processamento é responsável pelo controlo de toda a estação do autómato,
como analógicos, o módulo de
comunicação, e módulos de aplicações específicas, que podem ser distribuídos ao longo
com 5 leds para identificação dos estados do processador;
s da porta Ethernet;
a o arranque a frio do autómato;
ctor fêmea de 8 pinos mini-DIN);
Autómato TSX Premium
134
5 - um conector de comunicação AUX, (conector fêmea de 8 pinos mini-DIN);
6 - um conector RJ45 para comunicação de redes Ethernet;
7 - uma ranhura para cartas PCMCIA de extensão de memória tipo 1;
8 - uma ranhura para cartas PCMCIA de comunicação tipo 3.
4.1.2 Características
Este processador dispõe de algumas vantagens em relação a outros processadores, pois
incorpora uma porta Ethernet TCP/IP, que permite ligações em redes industriais.
Tem capacidade de suportar até 1024 I/O discretos, 128 I/O analógicos, 32 canais de
aplicações específicas e até 16 racks de expansão. A nível de memória tem disponível
64Kwords de memória RAM, com possibilidade de expansão até 384Kwords com cartas
de extensão de memória PCMCIA.
Tem disponível também módulos de comunicação PCMCIA usando RS232, RS485 com
protocolos Uni-telway, Fipway, Modbus/Jbus, Modbus+, Interbus S, Profibus DP, ASCII
e Ethernet.
4.1.3 Estrutura da memória
A memória destes processadores é dividida em várias áreas, que são fisicamente
distribuídas pela memória RAM interna e pela extensão de memória PCMCIA.
A área de aplicação de dados é sempre na memória RAM interna, os programas de
aplicação são guardados na memória RAM interna ou no cartão de memória PCMCIA.
No caso das constantes, tanto podem estar na memória RAM interna ou na carta de
memória PCMCIA.
Para a organização desta memória existem dois modos, que se diferenciam quando o
processador dispõe de extensão de memória PCMCIA, ou não, como mostra a Fig. 4.2.
Figura 4.2 Estrutura de memória de um processador, sem carta PCMCIA e com carta PCMCIA
4.1.4 Diagnóstico
Existem cinco Leds indicadores no painel frontal do processador para um diagnóstico
rápido do estado do autómato
durante a programação do processador
Autómato TSX Premium
135
Estrutura de memória de um processador, sem carta PCMCIA e com carta PCMCIA
s indicadores no painel frontal do processador para um diagnóstico
autómato, Fig. 4.3, permitindo ao utilizador informações úteis
te a programação do processador e em funcionamento do programa.
Autómato TSX Premium
Estrutura de memória de um processador, sem carta PCMCIA e com carta PCMCIA
s indicadores no painel frontal do processador para um diagnóstico
ao utilizador informações úteis
e em funcionamento do programa.
Figura 4.3 Painel de diagnóstico do processador TSX P573623
A Tab. 4.1 descreve a informação e o significado dos diferentes LEDS
Tabela 4.1 Descrição do painel de diagnóstico do autómato
Led Ligado
RUN (Verde)
Autómato em funcionamento normal.Programa em funcionamento.
ERR (Vermelho)
Falha do processador ou do sistema.
E/S (vermelho)
Falha nas entradas/saídas procedentes de um módulo, de uma via ou falha de configuração.
TER (Amarelo)
Falha de hardware ou falha na Bus X.
FIP (Amarelo)
--
Autómato TSX Premium
136
Painel de diagnóstico do processador TSX P573623
a informação e o significado dos diferentes LEDS.
scrição do painel de diagnóstico do autómato
Intermitente Desligado
funcionamento normal. Auto-teste em andamento, ou processador parado.
Processador não configurado (sem aplicação, invalida ou incompatível).
Falha do processador Autómato não configurado; Falha na memória; Falha do Bus X; Falha no programa.
Estado normal, sem falhas.
procedentes de um módulo, de uma via ou falha de configuração.
Falha no Bus X. Estado normal, sem falhas.
Falha de hardware ou Ligação do terminal conector activa.
Ligação inactiva.
Ligação do bus FIPIO activa.
Ligação inactiva.
Autómato TSX Premium
Desligado
Processador não configurado (sem aplicação, invalida
incompatível).
Estado normal, sem
Estado normal, sem
Ligação inactiva.
Ligação inactiva.
4.1.5 Rack TSX RKY 8
Os racks TSX RKY são elementos básicos do sistema de controlo das plataformas de
automação Premium, com racks de 6, 8 ou 12 posições, que podem ser conectadas entre
si.
Estas racks permitem a fixação do conjun
(módulos de alimentação, processador, módulos de entrada/saída, etc.) e asseguram a
distribuição de energia através de um bus, responsável pela alimentação necessária para
cada módulo e pelo envio de dados para o conjunto da estação do autómato
Figura 4.4 Identificação dos vários elementos de uma rack standard
Elementos que constituintes de uma rack standard são:
1 - Chapa metálica de suporte dos módulos.
2 - Orifício de fixação dos módulos.
3 - Conector fêmea ½ DIN 48 pinos, de conexão entre o módulo e a rack
4 - Orifício para a fixação do módulo de alimentação.
5 - Rosca para o parafuso de fixação do módulo.
6 - Orifícios para a fixação da rack.
7 - Etiqueta de endereço da rack.
8 - Etiqueta de endereço da rede.
Autómato TSX Premium
137
RKY 8
s racks TSX RKY são elementos básicos do sistema de controlo das plataformas de
, com racks de 6, 8 ou 12 posições, que podem ser conectadas entre
Estas racks permitem a fixação do conjunto dos módulos de uma estação de
(módulos de alimentação, processador, módulos de entrada/saída, etc.) e asseguram a
distribuição de energia através de um bus, responsável pela alimentação necessária para
cada módulo e pelo envio de dados para o conjunto da estação do autómato
Identificação dos vários elementos de uma rack standard
Elementos que constituintes de uma rack standard são:
Chapa metálica de suporte dos módulos.
Orifício de fixação dos módulos.
Conector fêmea ½ DIN 48 pinos, de conexão entre o módulo e a rack
Orifício para a fixação do módulo de alimentação.
Rosca para o parafuso de fixação do módulo.
Orifícios para a fixação da rack.
Etiqueta de endereço da rack.
Etiqueta de endereço da rede.
Autómato TSX Premium
s racks TSX RKY são elementos básicos do sistema de controlo das plataformas de
, com racks de 6, 8 ou 12 posições, que podem ser conectadas entre
to dos módulos de uma estação de autómato,
(módulos de alimentação, processador, módulos de entrada/saída, etc.) e asseguram a
distribuição de energia através de um bus, responsável pela alimentação necessária para
cada módulo e pelo envio de dados para o conjunto da estação do autómato.
Identificação dos vários elementos de uma rack standard
Conector fêmea ½ DIN 48 pinos, de conexão entre o módulo e a rack.
4.2 Carta analógica TSX AEY 414
O módulo TSX AEY 414, Fig.
entradas isoladas entre si. De acordo com a selecção na configuração para cada entrada, o
módulo oferece varias gamas de leituras.
Figura 4.5 Carta analógica TSX AEY 414 e identificação dos vários
As principais características desta carta são:
aquisição de 550ms para os 4 canais e um conversor analógico/digital de 16 bits.
Para cada uma das suas entradas o módulo disponibiliza
ser configuradas canal a canal.
Em função da escolha realizada na configuração
gamas:
• Termopares tipo B, E, J, K, L, N, R, S, T e U, ou gama eléctrica de
• Termoresistências tipo Pt100,
de 0-400 ohm e 0 - 3850 ohm.
• Nível alto de tensões entre +/
shunt externo), ou 1 - 5 V (4
Autómato TSX Premium
138
Carta analógica TSX AEY 414
Fig. 4.5, é um dispositivo de aquisição multi-gama com 4
entradas isoladas entre si. De acordo com a selecção na configuração para cada entrada, o
módulo oferece varias gamas de leituras.
Carta analógica TSX AEY 414 e identificação dos vários componentes do módulo
desta carta são: 4 canais de entradas isolados, um ciclo de
aquisição de 550ms para os 4 canais e um conversor analógico/digital de 16 bits.
Para cada uma das suas entradas o módulo disponibiliza, 32 gamas de leitura que podem
Em função da escolha realizada na configuração, cada entrada pode ter as seguintes
Termopares tipo B, E, J, K, L, N, R, S, T e U, ou gama eléctrica de -13 a 63 mV
Termoresistências tipo Pt100, Pt1000 e Ni1000, com 2 ou 4 cabos e gama ohmica
3850 ohm.
Nível alto de tensões entre +/-10, 0 - 10 V, +/-5 V, 0 - 5 V (0 - 20 mA com um
5 V (4 - 20 mA com um shunt externo).
1- Bloco de display com 5 leds
indicadores do estado do módulo.
2- Conector para receber o bloco de
terminais.
3- Codificador do módulo.
4- Terminal amovível para ligações
directas de I/O a sensores e pré-
actuadores.
5- Painel de acesso aos terminais. Serve
também para suporte da etiqueta.
Autómato TSX Premium
gama com 4
entradas isoladas entre si. De acordo com a selecção na configuração para cada entrada, o
componentes do módulo
4 canais de entradas isolados, um ciclo de
aquisição de 550ms para os 4 canais e um conversor analógico/digital de 16 bits.
que podem
cada entrada pode ter as seguintes
13 a 63 mV
Pt1000 e Ni1000, com 2 ou 4 cabos e gama ohmica
20 mA com um
indicadores do estado do módulo.
Conector para receber o bloco de
Terminal amovível para ligações
Painel de acesso aos terminais. Serve
também para suporte da etiqueta.
O módulo de entrada TSX AEY 414 execut
Figura 4.6
As funções representadas no diagrama funcional são dividas
1 - Processar e ler os sinais de entrada
processador através do bloco de terminais, faz a selecçã
conta as características do sinal de entrada e executa a multiplexagem.
2 - Digitalizar os sinais de leitura analógicos.
3 - Transformar as leituras de entrada
utilizador – coeficientes de alinhamento e recalibragem das medidas; linearização
da leitura.
4 - Comunicação com a aplicação
processador; endereçamento geográfico; transmite os valores medidos e o estado
do módulo à aplicação.
5 - Alimentação do módulo.
Autómato TSX Premium
139
O módulo de entrada TSX AEY 414 executa as seguintes funções:
Diagrama funcional módulo analógico TSX AEY 414
As funções representadas no diagrama funcional são dividas nas seguintes etapas
Processar e ler os sinais de entrada – esta função faz a ligação física ao
través do bloco de terminais, faz a selecção de ganho
conta as características do sinal de entrada e executa a multiplexagem.
Digitalizar os sinais de leitura analógicos.
as leituras de entrada em unidades que possam
oeficientes de alinhamento e recalibragem das medidas; linearização
Comunicação com a aplicação – controlo das trocas de informação com o
processador; endereçamento geográfico; transmite os valores medidos e o estado
icação.
Alimentação do módulo.
Autómato TSX Premium
Diagrama funcional módulo analógico TSX AEY 414
nas seguintes etapas:
sta função faz a ligação física ao
o de ganho tendo em
conta as características do sinal de entrada e executa a multiplexagem.
ser usadas pelo
oeficientes de alinhamento e recalibragem das medidas; linearização
ontrolo das trocas de informação com o
processador; endereçamento geográfico; transmite os valores medidos e o estado
Autómato TSX Premium
140
6 - Monitorização do módulo e notificação de possíveis falhas à aplicação – testa a
“string” de conversão; testa a ultrapassagem dos limites da gama de valores no
canal; testa a ligação aos sensores, excepto nas gamas +/-10, 0 - 10 V.
A conexão do módulo TSX AEY 414 realiza-se através do bloco de terminais com
parafusos TSX BL Y O 1. Na figura abaixo está representado o bloco de terminais:
Figura 4.7 Terminal de ligação do módulo analógico de entradas
4.3 Carta analógica TSX ASY 410
Este módulo assemelha-se ao módulo de entradas analógicas referido na Figur, composto
pelos mesmos elementos nela representados, mas diferente no seu funcionamento.
Este módulo é composto por 4 saídas analógicas isoladas independentemente.
Dependendo da selecção feita na configuração, este oferece uma gama de possibilidades
de saídas.
Estes valores são escritos em palavras de %Qwy.i.0 a 3 para os canais 0 a 3 do módulo.
O tempo máximo de envio do valor
2,5ms. As saídas podem ser individualmente atribuídas
aplicação.
O módulo ASY TSX 410 admite valores de saída num formato padrão, que vai de
a +10000 caso a saída seja +/
Figura está representado o diagrama funcional do módulo.
Figura
As funções representadas no diagrama funcio
1 - Ligação ao processo
terminal de 20 pinos;
2 - Adaptação aos diferentes actuadores
ou corrente.
3 - Conversão dos dados digitais em sinais analógicos
através de 11 bits com sinal (
Autómato TSX Premium
141
O tempo máximo de envio do valor de saída do módulo para o bloco de terminais é de
As saídas podem ser individualmente atribuídas às tarefas MAST
O módulo ASY TSX 410 admite valores de saída num formato padrão, que vai de
a +10000 caso a saída seja +/-10 V, e 0-10000, em intervalos de 0-20 mA e 4
representado o diagrama funcional do módulo.
Figura 4.8 Diagrama funcional do módulo TSX ASY 410
As funções representadas no diagrama funcional são dividas nas seguintes etapas
Ligação ao processo – ligação física com o processo através de um bloco
terminal de 20 pinos; protege o módulo contra surtos de tensão.
ão aos diferentes actuadores – a adaptação é feita em termos de tensão
Conversão dos dados digitais em sinais analógicos – a conversão é feita
através de 11 bits com sinal (-2048 a 2047).
Autómato TSX Premium
de saída do módulo para o bloco de terminais é de
AST ou FAST da
O módulo ASY TSX 410 admite valores de saída num formato padrão, que vai de -10000
20 mA e 4-20 mA. Na
nas seguintes etapas:
igação física com o processo através de um bloco
o módulo contra surtos de tensão.
adaptação é feita em termos de tensão
conversão é feita
4 - Transformação dos valores da aplicação em dados que podem ser utilizados
pelo conversor analógico/digital.
5 - Comunicação com a aplic
abordagem geográfica;
do canal vindos da aplicação, e os setpoints dos canais;
do módulo para o aplicativo.
6 - Alimentação do módulo
7 - Vigilância e notificação de possíveis erros na
teste de ultrapassagem de limites; testa o “watchdog timer
8 - Conexão do módulo TSX 410 mediante o bloco de terminais com parafusos
TSX BLY 01, representada na
Figura 4.9 Terminal de ligação do módulo analógico de saída
Autómato TSX Premium
142
Transformação dos valores da aplicação em dados que podem ser utilizados
pelo conversor analógico/digital.
Comunicação com a aplicação – gestão de comunicação com o processador;
bordagem geográfica; recepção dos parâmetros do módulo e de configuração
do canal vindos da aplicação, e os setpoints dos canais; transmissão de status
do módulo para o aplicativo.
Alimentação do módulo
notificação de possíveis erros na aplicação – testa a conversão;
teste de ultrapassagem de limites; testa o “watchdog timer”.
onexão do módulo TSX 410 mediante o bloco de terminais com parafusos
TSX BLY 01, representada na Figura .
Terminal de ligação do módulo analógico de saída
Autómato TSX Premium
Transformação dos valores da aplicação em dados que podem ser utilizados
comunicação com o processador;
recepção dos parâmetros do módulo e de configuração
transmissão de status
esta a conversão;
onexão do módulo TSX 410 mediante o bloco de terminais com parafusos
4.4 Módulos discretos
Os módulos de entradas/
standard, equipados com um conector HE10 ou um bloco de
Figura 1.
Figura
Estes módulos possuem uma caixa de plástico que assegura uma protecção IP 20 dos
componentes electrónicos
Cada módulo está funcionalmente organizado em grupos de 8 canais, ou seja, em 8, 16,
32 e 64 entradas ou saídas, que podem ser aplicadas a diferentes aplicações.
Estes módulos de entrada
dotado de indicadores que permitem visualizar
possíveis falhas e também 16 indicadores de estado dos canais que indicam quando as
saídas estão activas.
Autómato TSX Premium
143
Módulos discretos
s/saídas discretas da gama Premium são módulos de formato
standard, equipados com um conector HE10 ou um bloco de terminais TSX BLY 01,
Figura 1Módulos discretos de entradas/saídas
ossuem uma caixa de plástico que assegura uma protecção IP 20 dos
componentes electrónicos.
Cada módulo está funcionalmente organizado em grupos de 8 canais, ou seja, em 8, 16,
32 e 64 entradas ou saídas, que podem ser aplicadas a diferentes aplicações.
Estes módulos de entradas/saídas estão equipados com um display de visualização
ndicadores que permitem visualizar o estado de funcionamento
possíveis falhas e também 16 indicadores de estado dos canais que indicam quando as
1- Display de visualização do estado do
módulo.
2- Bloco de terminais TSX BLY 01 para
conexão directa das entradas e sa
com os sensores e pré-actuadores.
3- Painel de acesso aos terminais e para
suporte da etiqueta.
4- Suporte rotativo que inclui o
dispositivo de acoplamento.
Autómato TSX Premium
s da gama Premium são módulos de formato
terminais TSX BLY 01,
ossuem uma caixa de plástico que assegura uma protecção IP 20 dos
Cada módulo está funcionalmente organizado em grupos de 8 canais, ou seja, em 8, 16,
32 e 64 entradas ou saídas, que podem ser aplicadas a diferentes aplicações.
estão equipados com um display de visualização,
de funcionamento, indicando as
possíveis falhas e também 16 indicadores de estado dos canais que indicam quando as
Display de visualização do estado do
Bloco de terminais TSX BLY 01 para
conexão directa das entradas e saídas
actuadores.
Painel de acesso aos terminais e para
Suporte rotativo que inclui o
dispositivo de acoplamento.
4.4.1 Módulo de entradas TSX DEY 16D2
Este módulo de entradas discretas possui, 16 entradas,
sensores. Esses dados recebidos pelo módulo
• Aquisição;
• Adaptação;
• Isolamento galvânico;
• Filtragem;
• Protecção contra as interferências nos sinais.
Para a ligação do módulo, com os sensores é utilizado o esquema representado na
4.11 .
Figura 4.11 Esquema de ligação do módulo TSX DEY 16D2
4.4.2 Módulo de saídas TSX DSY 16T2
Este é um dos vários módulos discretos
com 16 saídas, que podem ser destinadas a funções específicas.
Autómato TSX Premium
144
TSX DEY 16D2
as possui, 16 entradas, que recebe dados provenientes dos
dados recebidos pelo módulo realiza funções como:
Protecção contra as interferências nos sinais.
os sensores é utilizado o esquema representado na
Esquema de ligação do módulo TSX DEY 16D2
TSX DSY 16T2
Este é um dos vários módulos discretos de saídas disponíveis na gama Premium, conta
com 16 saídas, que podem ser destinadas a funções específicas.
Autómato TSX Premium
dados provenientes dos
os sensores é utilizado o esquema representado na Figura
poníveis na gama Premium, conta
As saídas são accionadas
segurança do equipamento.
Estas saídas desempenham funções de armazen
processador, para permitir o comando dos pré
desconexão e de amplificação.
Para ligação do módulo com saídas é utilizado o esquema representado na
Figura 4.12
4.5 Módulo de comunicação TSX ETY PORT
Este tipo de módulos que a gama Premium ofere
permitindo de uma só vez termos um processador e um módulo de comunicação
Com este módulo é possível a comunicação em arquitecturas ETHERNET. Estas
arquitecturas permitem uma maior rapidez de transmissão de dados
eficiência.
Este módulo tem uma via de comunicação que permite conexão a uma rede TCP/IP ou
comunicação em modo Half e Full Duplex por reconhecimento automático. Estas
Autómato TSX Premium
145
accionadas através de relés e triacs protegidos por um fusível que garante a
segurança do equipamento.
Estas saídas desempenham funções de armazenamento das ordens dadas pelo
para permitir o comando dos pré-actuadores através de circuitos
desconexão e de amplificação.
Para ligação do módulo com saídas é utilizado o esquema representado na
4.12 Esquema de ligação do módulo TSX DEY 16T2
Módulo de comunicação TSX ETY PORT
Este tipo de módulos que a gama Premium oferece, vem acoplado ao processador
só vez termos um processador e um módulo de comunicação
Com este módulo é possível a comunicação em arquitecturas ETHERNET. Estas
arquitecturas permitem uma maior rapidez de transmissão de dados,
Este módulo tem uma via de comunicação que permite conexão a uma rede TCP/IP ou
comunicação em modo Half e Full Duplex por reconhecimento automático. Estas
Autómato TSX Premium
s por um fusível que garante a
amento das ordens dadas pelo
actuadores através de circuitos de
Para ligação do módulo com saídas é utilizado o esquema representado na Figura.
Esquema de ligação do módulo TSX DEY 16T2
ce, vem acoplado ao processador
só vez termos um processador e um módulo de comunicação juntos.
Com este módulo é possível a comunicação em arquitecturas ETHERNET. Estas
logo uma maior
Este módulo tem uma via de comunicação que permite conexão a uma rede TCP/IP ou
comunicação em modo Half e Full Duplex por reconhecimento automático. Estas
conexões de rede são feitas por cabos de cobre através de um conector RJ45, permitindo
velocidade de transmissão de 10 a 100Mbits/s.
De entre outras características, ente módulo ta
comunicação W-WAY, UNI-TE
varrimento das entradas e saídas, serviço SNMP e serviço de Web que será usado neste
projecto.
A comunicação ETHERNET está
de autómatos, supervisão local centralizada, comunicação com informática de gestão de
produção e comunicação com módulos de entradas/saídas remotas.
4.6 Consola Magelis XBT GT1335
A consola para a interface com o operador
XBT GT 1335 e é compatível com o autómato TSX Premium
Figura
Esta consola dispõe um ecrã táctil a cores
onde são exigidos painéis de controlo
Autómato TSX Premium
146
conexões de rede são feitas por cabos de cobre através de um conector RJ45, permitindo
velocidade de transmissão de 10 a 100Mbits/s.
De entre outras características, ente módulo também realiza funções de serviço de
TELWAY e Modbus, através de TCP/IP. Serviço de
varrimento das entradas e saídas, serviço SNMP e serviço de Web que será usado neste
A comunicação ETHERNET está destinada essencialmente a aplicações de coordenação
de autómatos, supervisão local centralizada, comunicação com informática de gestão de
produção e comunicação com módulos de entradas/saídas remotas.
Consola Magelis XBT GT1335
A consola para a interface com o operador existente no laboratório é da gama Magelis
e é compatível com o autómato TSX Premium.
Figura 4.13 Magelis XBT GT 1335
dispõe um ecrã táctil a cores de tamanho reduzido. É ideal para aplicações
exigidos painéis de controlo de pequeno porte.
Autómato TSX Premium
conexões de rede são feitas por cabos de cobre através de um conector RJ45, permitindo
de serviço de
e Modbus, através de TCP/IP. Serviço de
varrimento das entradas e saídas, serviço SNMP e serviço de Web que será usado neste
plicações de coordenação
de autómatos, supervisão local centralizada, comunicação com informática de gestão de
é da gama Magelis
de tamanho reduzido. É ideal para aplicações
Autómato TSX Premium
147
Esta interface permite em particular a parametrização do processo da máquina, a leitura
de informações relativas a sensores, e actuadores. Permite também a um acesso simples
às soluções gráficas de pilotagem e/ou de condução dos sistemas automatizados.
A configuração dos terminais é feita através de um software de programação em
conformidade com o programa do autómato. As teclas de funções, de efeito táctil ou não,
podem ser configuradas para obter diversos modos de comando: por impulsos ou com
encravamento selectivo. Podem também ser encravadas pelo automatismo.
Com esta consola, é proporcionado um equipamento bastante versátil e compacto para
controlo e supervisão de ambientes indústrias. Possui um ecrã TFT táctil de 3,8 polegadas
e vasta compatibilidade com vários equipamentos e protocolos de comunicação, quer da
Telemecanic, quer de outras marcas.
Funções que desempenha
• Visualização de dados provenientes do autómato.
• Modificar parâmetros do autómato.
• Controlar o automatismo mediante comandos tudo ou nada implementados na
consola.
Características principais:
• Concebidos para ambientes industriais severos.
• Compactas e robustas.
• Comando seguro, apresentando uma ergonomia com teclado ou ecrã táctil.
• Manutenção e diagnóstico possível via Web.
• Comando à distância via Ethernet.
• Possibilidades de ligação ao autómato de diversos fabricantes possíveis.
• Comunicação OPC (diversos fabricantes possíveis).
• Estações de comando descentralizadas.
• Acesso centralizado às estações locais, em pequenas salas de comando.
4.6.1 Comunicação
A comunicação entre o terminal de comando e o automatismo fazem
assíncrona, ponto-a-ponto ou multiponto, com protocolos standard (Modbus, Uni
Ethernet, etc.), apresentando excelentes desempenhos,
directa sobre a rede Ethernet TCP/IP, Fig.
Figura 4.14 Descrição da consola Magelis XBT GT 1335
Outra vantagem que esta consola tem é
marcas em protocolos de terceiros, ta
Rockwell Automation (Allen Bradley) e
4.7 Hub
Os Hubs ou concentradores, são utilizados para a transmissão de sinais entre vários
portos de comunicação. Os hubs são dispositivos “Plug an
qualquer configuração, Fig. 4.15.
Autómato TSX Premium
148
A comunicação entre o terminal de comando e o automatismo fazem-se por ligação série
ponto ou multiponto, com protocolos standard (Modbus, Uni
etc.), apresentando excelentes desempenhos, sendo possível a sua ligação
sobre a rede Ethernet TCP/IP, Fig. 4.14.
Descrição da consola Magelis XBT GT 1335
antagem que esta consola tem é poder comunicar com equipamentos de outras
protocolos de terceiros, tais como, Mitsubishi (Melsec), Omron (Sysmac),
well Automation (Allen Bradley) e Siemens (Simatic).
são utilizados para a transmissão de sinais entre vários
portos de comunicação. Os hubs são dispositivos “Plug and Play” que não neces
4.15.
1- Terminais da alimentação.
2- Conector RJ45 para ligações séries RS
232C ou RS 485 ao PLC (COM1).
3- Porta USB tipo A.
4- Interruptor para mudar a polarização da
ligação série, usado em Modbus RS 485.
5- Conector RJ45 para ligações Ethernet,
10/100 BASE-T.
Autómato TSX Premium
se por ligação série
ponto ou multiponto, com protocolos standard (Modbus, Uni-telway,
sendo possível a sua ligação
equipamentos de outras
Mitsubishi (Melsec), Omron (Sysmac),
são utilizados para a transmissão de sinais entre vários
d Play” que não necessitam de
Conector RJ45 para ligações séries RS
232C ou RS 485 ao PLC (COM1).
Interruptor para mudar a polarização da
ligação série, usado em Modbus RS 485.
Conector RJ45 para ligações Ethernet,
Figura 4.15
Com o uso dos hubs é possível criar diferentes topologias de redes, tais como topologias
em estrela e topologias em árvore como most
Figura 4.16 Topologia em estrela à esquerda e topologia em árvore à direita. (DTE são “Data
Terminal Equipment”ou seja
4.8 “Software” de programação PL7 Pro
O PL7 Pro é um software de programação
TSX Premium. Este software pode ser usado para acesso a aplicações
desde criar, ler e modificar aplicações
Autómato TSX Premium
149
4.15 Hub de ETHERNET para implementação de redes
Com o uso dos hubs é possível criar diferentes topologias de redes, tais como topologias
em estrela e topologias em árvore como mostra na Figura.
Topologia em estrela à esquerda e topologia em árvore à direita. (DTE são “Data
Terminal Equipment”ou seja Equipamentos com terminais de dados
“Software” de programação PL7 Pro
é um software de programação projectado para os autómatos
Este software pode ser usado para acesso a aplicações a
desde criar, ler e modificar aplicações.
Autómato TSX Premium
para implementação de redes
Com o uso dos hubs é possível criar diferentes topologias de redes, tais como topologias
Topologia em estrela à esquerda e topologia em árvore à direita. (DTE são “Data
Equipamentos com terminais de dados)
os autómatos TSX Micro e
a todos os níveis,
Este software é uma poderosa ferramenta que
gama de autómatos em 4 linguagens de programação distintas
Numa mesma aplicação, o autómato pode funcionar com todas as linguagens em
simultâneo, permitindo assim que seja usada
funções específicas, facilitando e simplificando a programação.
4.8.1 Ambiente de programação
Para a criação de aplicações, este software fornece uma interface intuitiva e de rápida
aprendizagem. No ambiente de programação estão as principais funções par
possa criar uma aplicação. A Fig
mostra o exemplo de diversas ferramentas disponíveis no software.
Figura 4.17 Ambiente de programação do software P
Autómato TSX Premium
150
Este software é uma poderosa ferramenta que permite desenvolver aplicações numa vasta
gama de autómatos em 4 linguagens de programação distintas.
Numa mesma aplicação, o autómato pode funcionar com todas as linguagens em
simultâneo, permitindo assim que seja usada a linguagem que melhor se adapte às
facilitando e simplificando a programação.
rogramação
Para a criação de aplicações, este software fornece uma interface intuitiva e de rápida
aprendizagem. No ambiente de programação estão as principais funções par
Figura 4.17 Ambiente de programação do software P
ferramentas disponíveis no software.
Ambiente de programação do software PL7 Pro
Autómato TSX Premium
mite desenvolver aplicações numa vasta
Numa mesma aplicação, o autómato pode funcionar com todas as linguagens em
adapte às
Para a criação de aplicações, este software fornece uma interface intuitiva e de rápida
aprendizagem. No ambiente de programação estão as principais funções para que se
programação do software PL7 Pro
Legenda da Figura 4.17 Ambiente de
1 - Editores. Permite a criação, correcção e operação de aplicações.
2 - Barra de Menu. Permite o acesso a todas as funções do software.
3 - Navegador. Permite o acesso directo a diferentes editores.
4 - Barra de ferramentas dos editores.
5 - Barra de estado
6 - Barra de ferramentas
A barra de ferramentas geral, oferece acesso rápido às funções do software básico usando
o rato, como se mostra na
Figura 4.18
A barra de estado, Fig. 4.19,
informações relacionadas
autómato.
Autómato TSX Premium
151
Ambiente de programação do software PL7 Pro:
Editores. Permite a criação, correcção e operação de aplicações.
Barra de Menu. Permite o acesso a todas as funções do software.
or. Permite o acesso directo a diferentes editores.
Barra de ferramentas dos editores.
Barra de estado.
Barra de ferramentas.
A barra de ferramentas geral, oferece acesso rápido às funções do software básico usando
mostra na Fig. 4.18.
ura 4.18 Barra de ferramentas do software PL7 Pro
4.19, localizada na parte inferior do ecrã, dá uma variedade de
informações relacionadas com o funcionamento do software e das ligações com o
Autómato TSX Premium
Editores. Permite a criação, correcção e operação de aplicações.
Barra de Menu. Permite o acesso a todas as funções do software.
A barra de ferramentas geral, oferece acesso rápido às funções do software básico usando
localizada na parte inferior do ecrã, dá uma variedade de
e das ligações com o
Autómato TSX Premium
152
Figura 4.19 Barra de estado do software PL7 Pro
4.8.2 Desenvolvimento de uma aplicação
Para se iniciar uma aplicação correctamente com o PL7 Pro é exigida uma determinada
ordem de acções. Na Fig. 4.20 mostra-se um diagrama de blocos, com as fases de
desenvolvimento de uma aplicação no software PL7 Pro.
A primeira fase de desenvolvimento é a criação de uma aplicação. Neste ponto será
escolhido o tipo de PLC a ser usado, tipo de processador, o tipo de cartão de memória,
que é facultativo e pode ser modificado posteriormente na configuração do processador, e
os módulos necessários à execução da aplicação.
Na fase seguinte da aplicação são editadas as configurações dos vários módulos usados,
dos parâmetros, das variáveis e da estrutura do programa, dos blocos de funções e dos
ecrãs de interface com o utilizador.
Procede-se posteriormente à programação da aplicação nos vários tipos de linguagem.
Após o desenvolvimento da aplicação são criadas tabelas de animação e efectuam-se o
testes corrigindo possíveis erros.
Autómato TSX Premium
153
É vantajoso testar as aplicações directamente no autómato, transferindo a aplicação para
o mesmo e proceder à simulação, em vez de usar o simulador do software. Assim
garante-se à partida que todos os parâmetros funcionam na prática.
Figura 4.20 Esquema de desenvolvimento de uma aplicação no PL7 Pro
Autómato TSX Premium
154
O software PL7 Pro permite dois tipos de estrutura. Uma estrutura mono tarefa, que
consiste numa tarefa simplificada por defeito, onde a única tarefa principal (master task),
que é composta por várias secções e subprogramas, é efectuada. A outra estrutura é multi
tarefa e é mais adequada para aplicações a correr em tempo real, é composta por uma
tarefa principal (master task), uma tarefa rápida (fast task) e eventos de processos
prioritários. Quando uma tarefa rápida é chamada ou se inicia o seu ciclo, a execução de
tarefas de baixa prioridade é interrompido a fim de lidar com o funcionamento da tarefa
rápida. A tarefa interrompida volta a ser activada quando a tarefa rápida é concluída.
As tarefas principais e rápidas do programa são compostas de várias partes, chamadas
secções e subrotinas. Cada uma destas secções pode ser programada na linguagem mais
apropriada para o processo a efectuar.
A divisão em secções é usada para criar um programa estruturado e para gerar ou
incorporar módulos de funções mais facilmente.
As subrotinas podem ser chamadas a partir de qualquer secção da tarefa principal à qual
elas pertencem ou a partir de outras subrotinas na mesma tarefa. Os módulos de funções
são um agrupamento de elementos de um programa de forma a desempenhar uma função
automática do sistema.
A criação de aplicações com o este software é baseada em editores e ferramentas que
podem ser acedidos a partir da janela do navegador, como se mostra na Figura
4.21 Estrutura de uma aplicação no software PL7 Pro4.21. Esta janela exibe o conteúdo
da aplicação numa estrutura em árvore. É possível aceder directamente a diversas funções
dependendo dos direitos do software utilizado.
Figura 4.21
Para aceder a cada um d
funções específicas de cada um.
O editor de configuração é usado para declarar e configurar os diversos
PLC, tais como o rack, o módulo de energia, o tipo de processador, módulos de I/O,
comunicação, etc.
O editor de configuração
aplicação, introduzindo o nome dos blocos funcionais
das zonas das variáveis globais.
Autómato TSX Premium
155
ura 4.21 Estrutura de uma aplicação no software PL7 Pro
Para aceder a cada um dos editores basta seleccionar e abrir, encontrando
funções específicas de cada um.
O editor de configuração é usado para declarar e configurar os diversos
rack, o módulo de energia, o tipo de processador, módulos de I/O,
O editor de configuração, Fig. 4.22, também assegura a configuração dos parâmetros da
aplicação, introduzindo o nome dos blocos funcionais (DFB), dos registos e
das zonas das variáveis globais.
Autómato TSX Premium
tura de uma aplicação no software PL7 Pro
encontrando-se todas as
componentes do
rack, o módulo de energia, o tipo de processador, módulos de I/O,
também assegura a configuração dos parâmetros da
, dos registos e do tamanho
Figura 4.22 Editor de configuração do software PL7 Pro
O editor de DFB’s é usado para a criação de blocos de funções para aplicações
específicas, que trabalham de acordo com os requisitos pretendidos.
Estes blocos de funções são utilizados quando uma sequência
aplicação, ou para concentrar uma operação do programa.
A sua programação é feita em texto estruturado ou em ladder. Após ser criado
ser utilizado várias vezes na a
programação ao utilizador.
O editor de variáveis admite vários
configurações, tendo como principal função a declaração das variáveis usadas na
aplicação.
Através do editor é possível criar símbolos
aplicação (bits, words), definir parâmetros para os blocos de função pré
(temporizadores, contadores, etc),
exibição (decimal, binário, hexadecimal,
O acesso às variáveis é facilitado
por tipo, família, símbolos ou endereços.
associados a uma variável, possibili
Autómato TSX Premium
156
Editor de configuração do software PL7 Pro
O editor de DFB’s é usado para a criação de blocos de funções para aplicações
específicas, que trabalham de acordo com os requisitos pretendidos.
blocos de funções são utilizados quando uma sequência da aplicação é repetida na
ntrar uma operação do programa.
A sua programação é feita em texto estruturado ou em ladder. Após ser criado,
rias vezes na aplicação, ou noutras, simplificando o trabalho
admite vários tipos de variáveis e cada uma com diferentes
como principal função a declaração das variáveis usadas na
s do editor é possível criar símbolos ou nomes para os diferentes objectos da
definir parâmetros para os blocos de função pré
(temporizadores, contadores, etc), inserir valores de constantes e seleccionar a base de
o (decimal, binário, hexadecimal, flutuantes, mensagem).
O acesso às variáveis é facilitado, pois este editor permite a classificação das variáveis
, símbolos ou endereços. Permite ainda exibir todos os objectos
possibilitando a busca de variáveis.
Autómato TSX Premium
O editor de DFB’s é usado para a criação de blocos de funções para aplicações
da aplicação é repetida na
este pode
simplificando o trabalho de
diferentes
como principal função a declaração das variáveis usadas na
para os diferentes objectos da
definir parâmetros para os blocos de função pré-definida
inserir valores de constantes e seleccionar a base de
ficação das variáveis
exibir todos os objectos
O editor de programa é usado para programar as funções e aplicações específicas a ser
implementada na aplicação.
• Lógica Ladder (LD)
• Lista de instruções (IL)
• Texto estruturad
• Grafcet (G7)
O editor de linguagem Ladder
construir redes de contactos
semelhante a um esquema eléctrico.
Fig
À semelhança do referido para o autómato TWIDO, o
contactos, bobinas e blocos de operações. Estes componentes são ligados em rede,
construindo em lógica Ladder um programa que execute as funções pretendidas.
O editor de lista de instruções
criar e editar os programas de lista de instruções, permit
numéricos de forma booleana.
Ladder.
Autómato TSX Premium
157
O editor de programa é usado para programar as funções e aplicações específicas a ser
implementada na aplicação. Oferece 4 tipos de linguagem de programação
Lógica Ladder (LD)
Lista de instruções (IL)
Texto estruturado (ST)
O editor de linguagem Ladder (LD), Fig. 4.23, é um editor gráfico que é usado para
construir redes de contactos (transcrição de diagramas de relés), sendo a sua analogia
semelhante a um esquema eléctrico.
Figura 4.23 Linguagem de contactos (Ladder)
À semelhança do referido para o autómato TWIDO, os componentes principais são
contactos, bobinas e blocos de operações. Estes componentes são ligados em rede,
lógica Ladder um programa que execute as funções pretendidas.
O editor de lista de instruções (IL), Fig. 4.24, é um simples editor de linhas permitindo
criar e editar os programas de lista de instruções, permite escrever tratamentos lógicos e
numéricos de forma booleana. Esta linguagem é a transcrição em texto de um
Autómato TSX Premium
O editor de programa é usado para programar as funções e aplicações específicas a ser
ferece 4 tipos de linguagem de programação:
é um editor gráfico que é usado para
(transcrição de diagramas de relés), sendo a sua analogia
s componentes principais são
contactos, bobinas e blocos de operações. Estes componentes são ligados em rede,
lógica Ladder um programa que execute as funções pretendidas.
é um simples editor de linhas permitindo
escrever tratamentos lógicos e
Esta linguagem é a transcrição em texto de um diagrama
Figura 4.24
A linguagem em texto estruturado
algoritmo é particularmente adequado para programar funções aritméticas complexas,
operações de tabelas e manipulação de mensagens.
Figura 4.25
O editor permite escrever operações lógicas e numéricas de forma estruturada,
assemelhando-se às linguagens de programação.
Com esta linguagem a transcrição
em outro tipo de linguagem, facilitando assim a programação de uma qualquer acção.
Autómato TSX Premium
158
Linguagem em lista de instruções (IL)
inguagem em texto estruturado (ST), Fig. 4.25, é uma linguagem sofisticada;
algoritmo é particularmente adequado para programar funções aritméticas complexas,
belas e manipulação de mensagens.
ura 4.25 Linguagem em texto estruturado (ST)
O editor permite escrever operações lógicas e numéricas de forma estruturada,
s linguagens de programação.
Com esta linguagem a transcrição de fluxogramas em programação é mais fácil do que
em outro tipo de linguagem, facilitando assim a programação de uma qualquer acção.
Autómato TSX Premium
4.25, é uma linguagem sofisticada; o seu
algoritmo é particularmente adequado para programar funções aritméticas complexas,
O editor permite escrever operações lógicas e numéricas de forma estruturada,
as em programação é mais fácil do que
em outro tipo de linguagem, facilitando assim a programação de uma qualquer acção.
O editor de Grafcet (G7), Fig. 4.26,
forma gráfica e estruturada.
colunas que definem células
Os elementos gráficos básicos são blocos de acções e blocos de transição. Após a
construção da estrutura, cada um dos blocos é programado para
quando activo. Os blocos podem ser programados
texto estruturado.
O editor de tabelas de animação, Fig. 4.27,
das variáveis principais da aplicação,
Uma aplicação importante destas tabelas é a simulação da aplicação
variáveis de entrada pode ver
As tabelas podem ser criadas
de secções do programa.
Para cada variável numérica
(decimal, binário, ponto flutuante, a mensagem ASCII).
Autómato TSX Premium
159
(G7), Fig. 4.26, é usado para programar operações sequenciais,
estruturada. Este editor é composto de 8 páginas de 14 linhas e 11
colunas que definem células que são capazes de receber elementos gráficos.
Os elementos gráficos básicos são blocos de acções e blocos de transição. Após a
cada um dos blocos é programado para exercer diferentes acções
. Os blocos podem ser programados em lógica ladder, lista de instruções ou
Figura 4.26 Linguagem em Grafcet
O editor de tabelas de animação, Fig. 4.27, é usado para criar tabelas contendo uma l
principais da aplicação, para que possam ser monitorizadas
Uma aplicação importante destas tabelas é a simulação da aplicação
variáveis de entrada pode ver-se em tempo real a reacção nas saídas.
ser criadas por introdução, ou serem iniciadas automaticamente a partir
Para cada variável numérica é possível seleccionar a base em que estas são
ponto flutuante, a mensagem ASCII).
Autómato TSX Premium
é usado para programar operações sequenciais, numa
mposto de 8 páginas de 14 linhas e 11
que são capazes de receber elementos gráficos.
Os elementos gráficos básicos são blocos de acções e blocos de transição. Após a
exercer diferentes acções
lógica ladder, lista de instruções ou
contendo uma lista
monitorizadas ou modificadas.
Uma aplicação importante destas tabelas é a simulação da aplicação; forçando as
automaticamente a partir
em que estas são exibidas
Figura 4.27
4.8.3 Regulação PID
As funções de regulação são elementos básicos da linguagem PL7
programação da regulação de ciclos dos PLC's Premium e Micro
Estas funções servem para responder às necessidades
necessitem funções de ajuste, processos com ajustes simples e regulação mecânica com
um tempo de amostragem pequeno.
As funções PID (Proporcional I
PL7 Pro, podendo aceder-se a ela
sua programação.
Esta função realiza uma correcção PID,
de ajuste (Setpoint) no formato [0
no mesmo formato. Para um funcionamento correcto do PID, deve
completa para a medida analógica e o ponto de ajuste.
A sintaxe de chamada da função PID é representada da seguinte forma:
PID(TAG, UNIT, PV, AUTO, PARA
Autómato TSX Premium
160
4.27 Editor de tabelas de animação
elementos básicos da linguagem PL7 Pro. Elas apoiam a
programação da regulação de ciclos dos PLC's Premium e Micro.
Estas funções servem para responder às necessidades de processos sequenciais
m funções de ajuste, processos com ajustes simples e regulação mecânica com
um tempo de amostragem pequeno.
Proporcional Integral Derivativo) são funções de base do software
se a elas através da biblioteca de funções facilitando assim a
realiza uma correcção PID, a partir de uma medida analógica e de um ponto
(Setpoint) no formato [0-10000]. Também proporciona um comando analógico
o. Para um funcionamento correcto do PID, deve-se respeitar a escala
para a medida analógica e o ponto de ajuste.
A sintaxe de chamada da função PID é representada da seguinte forma:
TAG, UNIT, PV, AUTO, PARA).
Autómato TSX Premium
Elas apoiam a
ocessos sequenciais, que
m funções de ajuste, processos com ajustes simples e regulação mecânica com
são funções de base do software
s através da biblioteca de funções facilitando assim a
a partir de uma medida analógica e de um ponto
ambém proporciona um comando analógico
se respeitar a escala
Autómato TSX Premium
161
Para cada um dos parâmetros existe uma configuração que irá definir o comportamento
da regulação pretendida. Em baixo está descrito o que cada parâmetro representa.
• TAG
Parâmetro de entrada que define o nome do controlador e tem um tamanho máximo
de 8 caracteres.
• UNIT
Parâmetro de entrada que define as unidades de medida usadas e tem um tamanho
máximo de 6 caracteres.
• PV
Parâmetro de entrada que representa a medida para o controlador. Pode ser do tipo
%MWi ou %IWxy.i.j.
• OUT
Parâmetro de saída analógica do controlador com gama de [0-10000] ou [0-5000] se
TI=0. Pode ser do tipo %MWi ou %IWxy.i.j
• AUTO
Parâmetro de entrada e saída que define o modo de funcionamento do PID, manual se
tiver valor lógico “0” ou automático se tiver valor lógico “1”. Pode ser do tipo
%MWi, %IWxy.i.j ou %Qxy.i.
• PARA
Parâmetros de entrada e saída que definem os bits internos do PID, serão descritos na
Tab. 4.2. Estes parâmetros são escritos, respectivamente, nas seguintes palavras
%MWi:43. O valor 43 é uma valor informativo que indica o espaço de memória que é
necessário para o funcionamento correcto do controlador.
Autómato TSX Premium
162
Tabela 4.2 Definição dos parâmetros PARA
Parâmetro Tipo Função SP %MWi Valor do Setpoint interno com o formato 0/10000
OUT_MAN
%MW(i+1) Valor da saída manual do PID (entre 0 e 10000)
KP %MW(i+2) Ganho proporcional do PID (entre -10000 e 10000)
TI %MW(i+3) Tempo integral do PID (0-20000) expresso em 10-1 segundos
TD %MW(i+4) Tempo derivativo do PID (0-20000) expresso em 10-1 segundos
TS %MW(i+5) Intervalo de amostragem do PID (entre 1 e 32000) expresso em 10-2 segundos
OUT_MAX
%MW(i+6) Limite superior da saída do PID em modo automático (entre 0 e 10000)
Out_MIN %MW(i+7) Limite inferior da saída do PID em modo automático (entre 0 e 10000)
PV_DEV %MW(i+8):
X0 Selecção da acção derivativa 0: segundo medida, 1: segundo desvio
NO_BUMP
%MW(i+8):X4
Modo com ou sem perturbações 0: com perturbações, 1: sem perturbações
DEVAL_MMI
%MW(i+8):X8
0: o diálogo do operador utiliza o PID 1: inibe a tomada em conta do PID pelo diálogo do operador.
4.9 Vijeo Designer
O software de configuração Vijeo Designer pertencente à família da Schneider Electric. É
um programa de desenvolvimento de ambientes gráficos para consolas de interface
gráfica. Permite a criação de aplicações para operação de sistemas de controlo nas
interfaces gráficas XBT GT, GK, GTW e nos PCs industriais Smart & Compact iPC.
O ambiente de programação deste software permite o desenvolvimento rápido e simples
de projectos. Devido à sua ergonomia avançada usando 6 janelas configuráveis, com uma
extensa biblioteca de imagens e ícones, permite a representação de qualquer esquema
industrial.
Os principais elementos do ambiente de desenvolvimento deste software
representados na Figura 4.28
são:
1 - Painel de desenvolvimento e visualização de informações.
2 - Propriedades dos objectos.
3 - Biblioteca de objectos gráficos animados.
4 - Relatório de operações.
5 - Listagem de objectos usados.
6 - Navegador de
Figura 4.28 Ambiente de desenvolvimento do software Vijeo Designer
Cada janela fornece informações relativas ao projecto ou a um objecto específico no
projecto. Tem a possibilidade de personalizar o seu ambiente de trabalho mov
redimensionando as janelas.
correspondente que está localizado na barra de ferramentas.
Autómato TSX Premium
163
Os principais elementos do ambiente de desenvolvimento deste software
Figura 4.28 Ambiente de desenvolvimento do software Vijeo Designer
Painel de desenvolvimento e visualização de informações.
Propriedades dos objectos.
Biblioteca de objectos gráficos animados.
Relatório de operações.
Listagem de objectos usados.
Navegador de desenvolvimento de aplicações.
Ambiente de desenvolvimento do software Vijeo Designer
fornece informações relativas ao projecto ou a um objecto específico no
Tem a possibilidade de personalizar o seu ambiente de trabalho mov
redimensionando as janelas. Para se ter acesso a estas janelas basta seleccionar o ícone
localizado na barra de ferramentas.
Autómato TSX Premium
Os principais elementos do ambiente de desenvolvimento deste software, que estão
de desenvolvimento do software Vijeo Designer
Ambiente de desenvolvimento do software Vijeo Designer
fornece informações relativas ao projecto ou a um objecto específico no
Tem a possibilidade de personalizar o seu ambiente de trabalho movendo ou
e ter acesso a estas janelas basta seleccionar o ícone
4.9.1 Desenvolvimento de uma aplicação
Para se desenvolver uma aplicação neste software
ordem de acções, permitindo ao utilizador desenvolver com maior rapidez
O primeiro passo na criação de aplicaçõ
funcionar a aplicação desenvolvida no software.
De seguida define-se as comunicações com o controlador. Este software admite vários
tipos de protocolos de comunicação e ligação a vários tipos de controladores em
simultâneo. Para se inicializar a aplicação define
posteriormente podem ser adicionados outros protocolos de comunicação
Após ser definida a comunicação, são declaradas as variáveis e criados os painéis que
irão representar o ambiente de trabalho na consola. Aqui poder
dados do controlador.
Por fim basta construir o projecto. A construção do projecto consiste em verificar os erros
de compilação da aplicação.
Figura 4.29 Sequência de desenvolvimento de uma aplicação para a consola Magelis
Terminado este procedimento, a aplicação está pronta
A transferência pode ser feita através de cabo USB, ligação Ethernet ou por transferência
de ficheiros com um qualquer dispositivo de a
A criação de aplicações é baseada em editore
janela de navegação, como mostra a
Esta janela exibe o conteúdo da aplicação numa estrutura em árvore.
Autómato TSX Premium
164
Desenvolvimento de uma aplicação
Para se desenvolver uma aplicação neste software, ter-se-á que respeitar uma determinada
ao utilizador desenvolver com maior rapidez essa aplicação.
O primeiro passo na criação de aplicações é a definição do equipamento
funcionar a aplicação desenvolvida no software.
se as comunicações com o controlador. Este software admite vários
tipos de protocolos de comunicação e ligação a vários tipos de controladores em
alizar a aplicação define-se um protocolo de comunicação,
odem ser adicionados outros protocolos de comunicação.
Após ser definida a comunicação, são declaradas as variáveis e criados os painéis que
representar o ambiente de trabalho na consola. Aqui poder-se-á visualizar e alterar
fim basta construir o projecto. A construção do projecto consiste em verificar os erros
Sequência de desenvolvimento de uma aplicação para a consola Magelis
a aplicação está pronta para ser transferida para a consola.
A transferência pode ser feita através de cabo USB, ligação Ethernet ou por transferência
de ficheiros com um qualquer dispositivo de armazenamento de dados (ex. PEN D
A criação de aplicações é baseada em editores. Estes podem ser acedidos a partir da
janela de navegação, como mostra a Figura 4.30 Janela de navegação do software Vijeo
Esta janela exibe o conteúdo da aplicação numa estrutura em árvore.
Autómato TSX Premium
determinada
aplicação.
onde irá
se as comunicações com o controlador. Este software admite vários
tipos de protocolos de comunicação e ligação a vários tipos de controladores em
comunicação,
Após ser definida a comunicação, são declaradas as variáveis e criados os painéis que
á visualizar e alterar
fim basta construir o projecto. A construção do projecto consiste em verificar os erros
Sequência de desenvolvimento de uma aplicação para a consola Magelis
para ser transferida para a consola.
A transferência pode ser feita através de cabo USB, ligação Ethernet ou por transferência
rmazenamento de dados (ex. PEN Drive).
podem ser acedidos a partir da
de navegação do software Vijeo.
Figura 4.30
No editor de variáveis, Fig. 4.31,
na aplicação. Na barra de ferramentas estão disponíveis as funções necessárias para o
desenvolvimento e visualização
Existem seis tipos de variáveis
flutuantes, string, bloco de inteiras e
oferece outro tipo de variável,
variáveis agrupadas.
As variáveis podem ser externas ou internas. As variáveis externas são usadas pelo
software para comunicar com o controlador através de diferentes tipos de protocolos.
As variáveis internas são apenas usadas para executar funçõ
software.
Figura 4.31
Autómato TSX Premium
165
ura 4.30 Janela de navegação do software Vijeo
, Fig. 4.31, é possível criar e configurar as variáveis a serem usadas
na aplicação. Na barra de ferramentas estão disponíveis as funções necessárias para o
desenvolvimento e visualização dessas variáveis.
istem seis tipos de variáveis possíveis de definir neste editor: inteiras, discretas,
ntes, string, bloco de inteiras e bloco de flutuantes. O Vijeo Designer também
oferece outro tipo de variável, por estrutura, que é um bloco que contém múl
As variáveis podem ser externas ou internas. As variáveis externas são usadas pelo
software para comunicar com o controlador através de diferentes tipos de protocolos.
As variáveis internas são apenas usadas para executar funções dentro da consola pelo
ura 4.31 Editor de variáveis do software Vijeo Designer
Autómato TSX Premium
as variáveis a serem usadas
na aplicação. Na barra de ferramentas estão disponíveis as funções necessárias para o
: inteiras, discretas,
Vijeo Designer também
que contém múltiplas
As variáveis podem ser externas ou internas. As variáveis externas são usadas pelo
software para comunicar com o controlador através de diferentes tipos de protocolos.
ntro da consola pelo
Editor de variáveis do software Vijeo Designer
Autómato TSX Premium
166
Para desenvolver as funções de cada painel é usado o editor gráfico. Este editor permite
desenvolver interfaces para objectos simples, bem como para objectos mais sofisticadas.
Com objectos simples é possível a criação e configuração de pontos, linhas, rectângulos,
elipses, medidores, gráficos em pizza, polígonos, textos, imagens, entre outras, Fig. 4.32.
Os objectos mais sofisticados estão pré-configurados, facilitando a sua aplicação. Estes
objectos são compostos por botões de pressão, indicadores, botões rotativos, tanques,
gráficos de barra, potenciómetros, selectores, campos de texto ou número, listas
numeradas, entre outras presentes neste software.
A biblioteca de objectos é uma pasta para armazenar desenhos, animações, painéis,
grupos de alarme, objectos gráficos e imagens.
Ela inclui mais de 4000 imagens industriais em 2 ou 3 dimensões. Basta arrastar e soltar
o objecto e posicioná-lo sobre o painel que está a ser criado. Os objectos criados pelo
utilizador podem ser adicionados a esta biblioteca, usando o mesmo método de arrastar e
soltar, mas desta vez para o interior da biblioteca.
Figura 4.32 Exemplo de algumas animações e objectos presentes na biblioteca do software
Vijeo Designer
Os objectos podem ser usados em vários painéis ou em várias máquinas de diferentes
tipos, são independentes, portanto estão disponíveis para qualquer projecto.
O editor de alarmes permite
alarmes para monitorização do automatismo
activado, este pode ser indicado
através do painel de alarmes, para além de aparecer uma mensag
outro tipo de informações tais como a data e
Para exibir uma mensagem de alarme num resumo de alarmes é preciso organizar grupos
de alarmes. Os alarmes são configurados nas vari
variável a um grupo de alarme
Outra forma de indicar alarmes é através de alarmes bandeira. Este tipo de alarme é
indicado através de mensagens rotativas que surgem no fundo dos painéis onde se detecta
o erro.
O editor de gráficos do Vije
tempo real, gráficos históricos e gráficos por parcelas, que indicam as variações dos
valores das variáveis, Fig. 4.33
Figura 4.33 Representação dos três tipos de gráficos que se podem criar co
À esquerda o gráfico em tempo real, ao centro o gráfico histórico, à direita o gráfico por
O software utiliza o registo de dados (Data Logging) para armazenar os valores das
variáveis. Com o registo de dados pode
as frequência de amostragem dos
Autómato TSX Premium
167
ermite criar uma lista de alarmes num painel, usando o resumo de
para monitorização do automatismo. Quando um erro ocorre,
pode ser indicado numa lista de alarmes. Quando um
de alarmes, para além de aparecer uma mensagem de erro, é mostrado
outro tipo de informações tais como a data e a hora da activação desse alarme.
Para exibir uma mensagem de alarme num resumo de alarmes é preciso organizar grupos
de alarmes. Os alarmes são configurados nas variáveis, e posteriormen
variável a um grupo de alarmes.
Outra forma de indicar alarmes é através de alarmes bandeira. Este tipo de alarme é
indicado através de mensagens rotativas que surgem no fundo dos painéis onde se detecta
editor de gráficos do Vijeo Designer permite criar 3 tipos de gráficos:
tempo real, gráficos históricos e gráficos por parcelas, que indicam as variações dos
, Fig. 4.33.
Representação dos três tipos de gráficos que se podem criar com o Vijeo Designer.
À esquerda o gráfico em tempo real, ao centro o gráfico histórico, à direita o gráfico por
parcelas
O software utiliza o registo de dados (Data Logging) para armazenar os valores das
variáveis. Com o registo de dados pode-se especificar as variáveis a registar, determinar
as frequência de amostragem dos dados e onde os dados serão armazenados.
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usando o resumo de
, e um alarme é
Quando um erro é indicado
em de erro, é mostrado
alarme.
Para exibir uma mensagem de alarme num resumo de alarmes é preciso organizar grupos
áveis, e posteriormente atribuída a
Outra forma de indicar alarmes é através de alarmes bandeira. Este tipo de alarme é
indicado através de mensagens rotativas que surgem no fundo dos painéis onde se detecta
permite criar 3 tipos de gráficos: gráficos em
tempo real, gráficos históricos e gráficos por parcelas, que indicam as variações dos
m o Vijeo Designer.
À esquerda o gráfico em tempo real, ao centro o gráfico histórico, à direita o gráfico por
O software utiliza o registo de dados (Data Logging) para armazenar os valores das
r as variáveis a registar, determinar
e onde os dados serão armazenados.
Com as amostras de valores recolhidas basta utilizar o gráfico que melhor se adapta aos
requisitos pretendidos. Cada gráfico admite mais que uma
pode ser usada em todos os tipos de gráficos em simultâneo
Depois de se desenvolver o programa para a aplicação
para a consola e executar o aplicativo
o programa está isento de erros antes de
Usando a simulação, é possível executar testes e ensaios no computador sem ter de estar
ligado à consola.
Além de simular a exibição da interface gráfica do
endereços de um dispositivo sem se conectar a
equipamentos de comunicação
especificados, como uma onda sinusoidal
O software Vijeo Designer proporciona vários métodos de transferência de projectos.
Através de uma ligação física entre o computador e a consola
feita via Ethernet, cabo USB ou através de um cabo ligação série
Figura 4.34 Exemplo de alguns m
Quando não existe nenhuma ligação física ou a consola está localizada
a transferência pode ser feita através de ficheiros de sistema utilizando cartões de
memória ou dispositivos de armazenamento de d
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Com as amostras de valores recolhidas basta utilizar o gráfico que melhor se adapta aos
requisitos pretendidos. Cada gráfico admite mais que uma variável e a mesma variável
pode ser usada em todos os tipos de gráficos em simultâneo.
programa para a aplicação, pode-se descarregar o projecto
para a consola e executar o aplicativo no simulador. No entanto, é importante gara
erros antes de ser descarregado.
Usando a simulação, é possível executar testes e ensaios no computador sem ter de estar
Além de simular a exibição da interface gráfica do utilizador, pode-se também
endereços de um dispositivo sem se conectar ao equipamento. O Vijeo Designer
s de comunicação, alterando os valores das variáveis com padrões
especificados, como uma onda sinusoidal ou valor incremental.
roporciona vários métodos de transferência de projectos.
Através de uma ligação física entre o computador e a consola, a transferência pode ser
feita via Ethernet, cabo USB ou através de um cabo ligação série, Fig. 4.34.
Exemplo de alguns métodos de transferência de projectos
ligação física ou a consola está localizada num sítio remoto,
a transferência pode ser feita através de ficheiros de sistema utilizando cartões de
memória ou dispositivos de armazenamento de dados (USB Flash Drives).
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Com as amostras de valores recolhidas basta utilizar o gráfico que melhor se adapta aos
variável e a mesma variável
se descarregar o projecto
, é importante garantir que
Usando a simulação, é possível executar testes e ensaios no computador sem ter de estar
também simular
Vijeo Designer simula
alterando os valores das variáveis com padrões
roporciona vários métodos de transferência de projectos.
a transferência pode ser
num sítio remoto,
a transferência pode ser feita através de ficheiros de sistema utilizando cartões de
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Bibliografia
Bibliografia principal
[1] K. Clements-Jewery and W. Jeffcoat, “The PLC Workbook”, Prentice Hall, 1996
[2] Colin D.Simpson, “Programmable Logic Controllers”, Prentice Hall, 1994
[3] Electric, Schneider, “Automation Platform Modicon Premium”, [Catalogue], 2008.
[4] Electric, Schneider, “Premium PLC’s TSX 57/ PCX 57 Processors implementation”,
[Catalogue], 2008.
[5] Electric, Schneider, “Dialogo Homem Maquina - Documento técnico nº4”, 2009.
[6] Telemecanic, “Modicon Premium PLCs – TSX AEY Analog Input Modules”,
[Catalogue], Schneider Electric, 2009.
[7] Twido - Automation and Control - Schneider Electric, www.schneider-electric.com/.
Bibliografia secundária
[8] Jon Stenerson, “Fundamentals of Programmable Logic Controllers, Sensors &
Communications”, Prentice Hall, 1993.
[9] Francisco, António M. S., Autómatos Programáveis, Edições Técnicas e
Profissionais, Março 2002.
[10] José Novais, “Programação de Autómatos – Método Grafcet”, Fundação Calouste
Gulbenkian, 1992.