desenvolvimento e estudo qualitativo de um sistema supervisório de estações elevatórias de...
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Universidade Federal do Espírito Santo
Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Elétrica
Projeto de Graduação
Desenvolvimento e estudo qualitativo de um
sistema supervisório de estações elevatórias de esgoto com comunicação através de um modem
celular
André Miranda Daher
Vitória - ES
Agosto/2007
André Miranda Daher
Desenvolvimento e estudo qualitativo de um sistema supervisório de estações
elevatórias de esgoto com comunicação através de um modem celular
Parte manuscrita do Projeto de
Graduação do aluno André
Miranda Daher, apresentado ao
Departamento de Engenharia
Elétrica do Centro Tecnológico da
Universidade Federal do Espírito
Santo, para obtenção do grau de
Engenheiro Eletricista.
Vitória – ES
Agosto/2007
André Miranda Daher
Desenvolvimento e estudo qualitativo de um sistema supervisório de estações elevatórias de esgoto com
comunicação através de um modem celular
COMISSÃO EXAMINADORA: Prof. Dr. Alessandro Mattedi
Orientador
_________________________________ Prof. Dr. José Denti Filho Co-Orientador ____________________________
Prof.Jose Leandro Felix Salles Examinador
___________________________ Thobias Tose Examinador
Vitória - ES, 03 de agosto de 2007
1
DEDICATÓRIA Dedico este projeto aos meus pais.
2
AGRADECIMENTOS Agradeço a Lorrayne Zucolotto que contribui com suas críticas, aos
funcionários da CESAN, Engenheiros Thobias Tose e Roberto Dellaqua que me
apoiaram e ajudaram na execução do projeto, a Gilberto e Luis da empresa Atos
que responderam aos meus questionamentos, aos funcionários da empresa
Tomazzelli que me ajudaram na instalação do projeto e aos professores da UFES
Alessandro Mattedi e José Denti Filho que me deram a oportunidade de realizar
este projeto de graduação.
3
Lista de figuras
Figura 1 – Diagrama funcional de todo projeto ................................................. 17
Figura 2 – Painel ................................................................................................... 19
Figura 3 – Estação Elevatória de Esgoto Bruto (EEEB) .................................... 20
Figura 4 – Acionamento do soft-starter anterior ao projeto ............................. 21
Figura 5 – Temporizador eletrônico .................................................................... 22
Figura 6 – Eletrodos do relé de nível .................................................................. 23
Figura 7 – Diagrama de funcionamento do relé de nível ................................... 23
Figura 8 – Relé de nível ........................................................................................ 24
Figura 9 – Ligação relé de nível .......................................................................... 24
Figura 10 – Bloco-diagrama simplificado do SSW-04 ....................................... 25
Figura 11 – Desenho do cartão eletrônico de controle do SSW- 04 ................. 26
Figura 12 – Descrição do conector X2 ................................................................ 27
Figura 13 – Funcionamento do relé 1 ................................................................. 28
Figura 14 – Diagrama de força da bomba 1 ........................................................ 30
Figura 15 – Diagrama de força da bomba 2 ........................................................ 31
Figura 16 – Diagrama funcional do acionamento da bomba 1 ........................ 32
Figura 17 – Diagrama funcional do acionamento da bomba 2 ......................... 32
Figura 18 – Diagrama funcional da bomba 1 modificado .................................. 33
Figura 19 – Diagrama funcional da bomba 2 modificado .................................. 34
Figura 20 – Conector X2 modificado .................................................................. 34
4
Figura 21 – Entradas CLP .................................................................................... 34
Figura 22 – Bomba submersível .......................................................................... 35
Figura 23 – Barrilete ............................................................................................. 36
Figura 24 – Válvula flap ........................................................................................ 37
Figura 25 – Válvula borboleta .............................................................................. 37
Figura 26 – Comunicação entre o CLP e o modem ........................................... 39
Figura 27 – Cabo de comunicação do modem com computador ..................... 40
Figura 28 – Interligação PC com modem ............................................................ 40
Figura 29 – Selecionando o item Configuration ................................................ 42
Figura 30 – Parâmetros iniciais Gitz Wizard ...................................................... 43
Figura 31 – Auto Save Log File ........................................................................... 43
Figura 32 – Configuração utilizando o Gitz Wizard ........................................... 44
Figura 33 – Configuração do canal ..................................................................... 45
Figura 34 – Configuração da APN ....................................................................... 45
Figura 35 – Self Test ............................................................................................ 46
Figura 36 – Identificando o ID ............................................................................. 47
Figura 37 – Arquitetura de um sistema de informação e controle ................... 48
Figura 38 – Janela Principal do Atos OPC ......................................................... 49
Figura 39 – Adicionando Servidor ..................................................................... 49
Figura 40 – Propriedades do host ...................................................................... 50
Figura 41 – Adicionando um Peer ....................................................................... 51
Figura 42 – Configurando o Peer ........................................................................ 51
Figura 43 – Adicionando um CLP ....................................................................... 52
5
Figura 44 – Configurando o CLP ......................................................................... 52
Figura 45 – Grupo ASYNC e WriteOnly .............................................................. 53
Figura 46 – Propriedades das TAG’s .................................................................. 54
Figura 47 – Escrever valor na TAG ..................................................................... 55
Figura 48 – TAG’s paramétricas .......................................................................... 56
Figura 49 – Janela de logs ................................................................................... 57
Figura 50 – Janela de frames .............................................................................. 58
Figura 51– Sequência de comunicação .............................................................. 58
Figura 52 – Topologia do Atos OPC com os softwares supervisórios ............ 59
Figura 53 – Inserindo tags no supervisório ....................................................... 60
Figura 54 – Janela ORGANIZER .......................................................................... 61
Figura 55 – Inserindo animação .......................................................................... 62
Figura 56 – Tela Geral .......................................................................................... 62
Figura 57 – Tela Jardim Camburi Praia .............................................................. 63
Figura 58 – E-mail da empresa Atos ................................................................... 66
Figura 59 – Alteração na placa ............................................................................ 66
Figura 60 – E-mail resumindo problemas ........................................................... 67
Figura 61 – Convite da empresa Atos ................................................................. 69
Figura 62 – Disponibilidade da comunicação .................................................... 71
Figura 63 – Bytes transferidos ............................................................................ 72
Figura 64 – Tensão inicial .................................................................................... 80
Figura 65 – Rampa de aceleração ....................................................................... 81
Figura 66 – Tempo de rampa ............................................................................... 81
6
Figura 67 – Limitação de corrente ...................................................................... 81
Figura 68 – Sobrecorrente imediata .................................................................... 82
Figura 69 – Gráfico de sobrecorrente imediata ................................................. 82
Figura 70 – Tempo de sobrecorrente imediata .................................................. 83
Figura 71 – Subcorrente imediata ....................................................................... 83
Figura 72 – Tempo de subcorrente imediata ...................................................... 84
Figura 73 – Tensão nominal entre partidas ........................................................ 85
Figura 74 – Intervalo entre partidas .................................................................... 85
Figura 75 – Tempo para auto-reset ..................................................................... 86
Figura 76 – Entradas e saídas do CLP ................................................................ 89
Figura 77 – Guia geral .......................................................................................... 94
Figura 78 – Cabo de ligação em RS232 (PC < >TICO) ....................................... 94
Figura 79 – Conexão do cabo de ligação ........................................................... 95
Figura 80 – Abrindo o CLP (TICO) ....................................................................... 96
Figura 81 – Localização do jumper de segurança ............................................. 97
Figura 82 – Exemplo de programação com instruções básicas ....................... 98
Figura 83 – Exemplo de programação com o bloco SETR................................ 99
Figura 84 – Exemplo de programação com a instrução MONOD ..................... 99
Figura 85 – Gráfico da instrução MONO .......................................................... 100
Figura 86 – Exemplo de programação com temporizador .............................. 100
Figura 87 – Exemplo de programação com um contador ............................... 101
Figura 88 – Exemplo de programação com um comparador .......................... 102
Figura 89 – Exemplo de programação com MOVK .......................................... 103
7
Figura 90 – Exemplo de programação com a instrução CALL ....................... 103
Figura 91 – Exemplo de programação com MOVK .......................................... 104
Figura 92 – Enviar para o CLP ........................................................................... 105
Figura 93 – Janelas de configura conexão e enviar para o CLP .................... 105
Figura 94 – Receber do CLP .............................................................................. 106
Figura 95 – Rotina principal .............................................................................. 107
Figura 96 – Subrotina E0 ................................................................................... 108
Figura 97 – Subrotina CONFIG (1) ..................................................................... 108
Figura 98 – Subrotina CONFIG (2) ..................................................................... 109
Figura 99 – Subrotina CONFIG (3) ..................................................................... 109
Figura 100 – Subrotina CONFIG (4) ................................................................... 110
Figura 101 – Subrotina Arranjo ......................................................................... 111
Figura 102 – Subrotina LIGB1 .......................................................................... 111
Figura 103 – Subrotina LIGB2 .......................................................................... 112
Figura 104 – Subrotina RESET ......................................................................... 112
Figura 105 – Subrotina S7-OFF (1) ................................................................... 113
Figura 106 – Subrotina S7-OFF (2) .................................................................... 113
8
Lista de tabelas
Tabela 1 – Dados técnicos relé de nível ............................................................. 24
Tabela 2 – Erros do soft-starter ........................................................................... 28
Tabela 3 – Custo por elevatória ........................................................................... 74
Tabela 4 – Custo para 15 elevatórias com Software Supervisório .................. 75
Tabela 5 – Comparação de custos ...................................................................... 75 Tabela 6 – 1° Lista de parâmetros do SSW-04 ................................................... 77
Tabela 7 – 2° Lista de parâmetros do SSW-04 ................................................... 78
Tabela 8 – 3° Lista de parâmetros do SSW-04 ................................................... 79
Tabela 9 – Parâmetro 00 ...................................................................................... 80
Tabela 10 – Características de programação do micro-controlador ................ 88
Tabela 11 – Especificações das entradas digitais ............................................. 88
Tabela 12 – Características das saídas digitais ................................................. 89
Tabela 13 – Mapeamento da memória ................................................................ 90
Tabela 14 – Estados internos da memória (1) .................................................... 91
Tabela 15 – Estados internos da memória (2) .................................................... 91
Tabela 16 – Mapeamento dos registros especiais ............................................. 92
Tabela 17 – Referência cruzada dos estados internos ...................................... 93
9
SIMBOLOGIA
APN – Acess Point Name (Ponto de Acesso de Nome)
BCD – Binary Coded Decimal (Código Binário Decimal)
BIT – Binary Digit, (Dígito binário)
CDMA – Code Division Multiple Access ( Código de Acesso por Divisões Múltiplo)
CESAN – Companhia Espírito Santense de Saneamento
CLP – Controlador lógico programável
CPU – Central Process Unit ( Unidade Central de Processamento)
EEEB – Estação Elevatória de Esgoto Bruto
GITS – Gwyddion Interactive Teleoperation System. (Sistema de tele-operação
Interativa Gwyddion
GTD – Gwyddion Telemetry Device ( Dispositivo de telemetria Gwyddion )
IHM – Interface Homem Máquina
ID – Identificação
IEC – International Eletrotechnical Comission – Órgão internacional de
padronização
IN – Corrente Nominal
IP – Internet Protocol. (Protocolo de Internet)
LED – Light Emitting Diode (Diodo Emissor de luz)
Modem – Acrônimo (Mo – modulador , dem – demodulador )
OPC – OLE for Process Control (OLE para controle de processos)
OLE – Object Linking and Embedding (Ligando e Encaixando Objetos )
PIN – Personal Identification Number (Número de indentificação Pessoal)
RAM – Random Acess Memory (Acesso de Memória Randômico)
SSW-04 – Soft-Starter WEG – 04
VPN – Vitual Private Network ( Rede de Trabalho Virtual Privada )
WIRELESS – Sem fio (wire=fio, less=sem)
1xRTT- Radio Transmission Tecnology (Tecnológia de transmissão a rádio)
10
GLOSSÁRIO
APN – (Acess Point Name), possibilita o modem fazer uma conexão com a rede de
IP externa (Operadora).
Bit – Abreviatura de "Binary Digit" (em inglês, “dígito binário”).
Byte – Conjunto de oito bits.
GITS – Gwyddion Interactive Teleoperation System. Denominação da infra-
estrutura de comunicação.
Handler ID - Código de identificação da conexão Atos OPC GPRS Server com
GITS Server.
HDL – handler (manuseador) - é um perfil do OPC.
ID – 1.Identificação do número do chip. 2.Pode ser ID de uma tag.
IP – Internet Protocol. É um protocolo para redes de comunicação de dados, ou
seja, IP é um conjunto de regras e formatos utilizado em redes em que a
comunicação se dá através de pacotes de dados.
Jumper – Ligação entre dois pontos
Ladder – É uma linguagem de programação usada para programar controladores
lógicos programáveis.
OPC – Tem a função de padronizar a comunicação para leitura de todos os
supervisórios
Overflow – Acontece quando a quantidade armazenada excede o limite
Peer – Designação para modem e unidade com Atos OPC.
PIN – Senha do módulo celular .
Profile – é o conjunto de funcionalidades que caracterizam cada tipo de peer, ou
seja, é uma de descrição do modo de trabalho do peer.
Relé – dispositivo provido de uma bobina que quando energizada, movimenta um
conjunto de contatos, fechando-os ou abrindo-os;
Soft-starter – Dispositivo que aciona cargas através de uma rampa, que pode ser
obtida controlando a tensão ou a corrente.
Stand-by – Em espera, sistema pronto para ser executado
TAG – Rótulo de idenficação de variáveis coletadas
11
TCP – Transmission Control Protocol. É um padrão utilizado para conectar as
redes de computadores que fazem parte da Internet, permitindo a comunicação
entre aplicativos em computadores de redes distintas sem que haja necessidade
de se conhecer a topologia empregada em cada uma delas.
Voluta – A voluta é tipo um funil encurvado que possui sua área aumentada na
saída da bomba.No final da voluta a área da seção transversal aumenta, causando
redução da velocidade do líquido e aumentando a sua pressão.
WIRELESS – A tecnologia Wireless (wire=fio, less=sem) permite a conexão entre
diferentes pontos sem a necessidade do uso de cabos (nem de telefonia, nem de
TV a cabo, nem de fibra ótica), através da instalação de uma antena e de um rádio
de transmissão. O sinal é recebido em alta freqüência, portanto não interfere em
nenhum tipo de aparelho eletrônico. Essa tecnologia vem sendo amplamente
adotada por se tratar de uma solução que possibilita alta velocidade a um custo
semelhante ao da conexão discada.
12
Sumário
Dedicatória .............................................................................................................. 1
Agradecimentos ..................................................................................................... 2
Lista de figuras ....................................................................................................... 3
Lista de tabela ........................................................................................................ 7
Simbologia .............................................................................................................. 8
Glossário ................................................................................................................. 9
Sumário ................................................................................................................. 11
Resumo ................................................................................................................. 14
1Introdução ........................................................................................................... 15
2.A estação elevatória de esgoto bruto .............................................................. 19
2.1 A planta ........................................................................................................ 19
2.2 A lógica de funcionamento do processo .................................................. 20
2.2.1 Temporizador eletrônico ..................................................................... 21
2.2.2 Relé de nível eletrônico ....................................................................... 22
2.2.2.1 Funcionamento do relé de nível .............................................. 23
2.2.2.2 Esquema de ligação\ Dados técnicos ..................................... 24
2.3 Soft-Starter (SSW-04) ................................................................................... 24
2.3.1 Hardware .............................................................................................. 25
2.3.2 Relés do soft-start SSW-04 ......................................................... 28
2.3.3 Programação ................................................................................ 30
13
2.4 Painel da elevatória ...................................................................................... 30
2.5 Bombas ......................................................................................................... 35
2.6 Barrilete ........................................................................................................ 35
2.6.1 Válvula de retenção ..................................................................... 36
2.7 Sinalização ................................................................................................ 37
2.8 Conclusão ..................................................................................................... 37
3 Comunicação ..................................................................................................... 38
3.1 Cabos de comunicação ............................................................................... 39
3.2 Programação do Modem ............................................................................. 41
3.2.1 Gitz Wizard ........................................................................................... 42
3.2.2 Configuração ................................................................................ 44
3.2.3 Testando Configuração ............................................................... 46
3.2.3.1 Identificando ID e realizando testes ................................. 47
3.3 Configuração do ATOS OPC Server ........................................................... 47
3.3.1 Adicionando um Servidor Gits.................................................... 49
3.3.2 Adicionando um Peer .................................................................. 50
3.3.3 Adicionando um CLP ................................................................... 52
3.3.4 Tag’s ............................................................................................. 53
3.3.5 Inicializando uma aplicação do ATOS OPC Server ................... 57
3.4 Conclusão ..................................................................................................... 58
4 Software supervisório Elipse ........................................................................... 59
4.1 Programação do software supervisório Elipse ......................................... 60
14
4.2 Relacionando TAG's a objetos .................................................................... 61
4.3 Conclusão ..................................................................................................... 63
5 Problemas na instalação do projeto ................................................................ 64
5.1 Instalação do CLP no painel. ...................................................................... 64
5.2 Colocação do painel na elevatória ............................................................. 64
5.3 Problema de comum. do modem com o CLP e como módulo celular ..... 65
5.4 Erros de fabricação na comunicação do modem com o ATOS OPC ....... 67
5.5 Conclusão............... ...................................................................................... 69
6 Estudo qualitativo do projeto .......................................................................... 71
6.1 Disponibilidade ............................................................................................ 71
6.2 Melhorias ...................................................................................................... 73
6.3 Viabilidade deste projeto em situações semelhantes ............................... 73
6.4 Custos do projeto ........................................................................................ 74
6.5 Conclusão.................. ................................................................................... 76
Anexo A - Programação do SSW-04......................................................................77
Anexo B - O Micro-Controlador Programável .................................................... 87
B-1 Características Gerais ................................................................................ 87
B-2 Características de Programação e Hardware ............................................ 88
B-3 Especificações Elétricas ............................................................................. 88
B-4 Memória do micro-controlador 2200.39R da série TICO .......................... 90
B-4.1 Mapeamento da Memória ........................................................... 90
B-4.2 Estados internos ......................................................................... 91
15
B-4.3 Registros especiais .................................................................... 92
B-4.4 Temporizadores e Contadores ................................................... 92
B-5 Envio de dados para um dispositivo externo ........................................... 93
B-5.1 Comunicação Serial .................................................................... 94
B-5.2 Jumper de segurança ................................................................. 95
Anexo C - Programação do micro-controlador .................................................. 98
C-1 Instruções .................................................................................................... 98
C-1.1 Instruções básicas ...................................................................... 98
C-1.2 Instrução de comparação ......................................................... 102
C-1.3 Instruções de movimentação ................................................... 103
C-1.4 Instruções especiais ................................................................. 103
C-2 Envio do programa do computador para o CLP ..................................... 104
C-3 Recebimento do programa do CLP em um computador ........................ 106
C-4 Supervisório do WinSUP .......................................................................... 106
Anexo D – Rotinas do CLP ................................................................................ 107
Bibliografia ......................................................................................................... 114
16
RESUMO
O presente Projeto de Graduação foi desenvolvido com o objetivo de
otimizar o sistema operacional da CESAN, reduzindo gastos com a operação e
evitando possíveis danos ao meio ambiente e à população em geral . O projeto
consiste num supervisório onde é possível verificar o funcionamento das
elevatórias espalhadas por toda a Grande Vitória, e intervir, caso seja necessário,
através de um micro-controlador conectado a um modem que se comunica com o
supervisório instalado numa central de monitoramento.
Temos também uma análise qualitativa do projeto, avaliando-se o tempo de
disponibilidade do sinal, a quantidade de bytes transmitidos por dia e um
detalhamento do custo do projeto, verificando-se assim a sua efetividade .
17
CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO
O projeto foi aplicado na estação elevatória de esgoto bruto, situada no
bairro de Cidade Continental, setor Europa, Serra - ES
A planta se trata de um fosso e duas bombas de 30 CV que funciona da
seguinte maneira: quando o nível do poço está alto é atuado um relé de eletrodo
que aciona a bomba 1, depois de um tempo, proveniente do temporizador
eletrônico, a bomba 1 é desligada e a bomba 2 é acionada, e assim por diante. As
bombas só param de funcionar quando o relé de eletrodo identifica o nível mínimo,
pois o mesmo abre o contato e retira a alimentação.
No sistema atual faltam controle de algumas situações, como exemplo: o
não reconhecimento de falha em uma das bombas pelo temporizador eletrônico.
Com a instalação deste projeto o CLP identificará defeitos de um motor, e este não
será solicitado, corrigindo uma falha existente no sistema anterior.
O CLP será programado utilizando a linguagem de programação em
LADDER e irá analisar falhas na bomba, temporizar o revezamento das bombas,
receber sinais do supervisório para reiniciar o soft-starter e ligar as bombas 1 e 2.
Pode-se também fazer a segurança da elevatória, instalando sensores de
presença que enviam um sinal para o CLP e que, por sua vez, avisam o
supervisório , acionando a segurança, disparando um alarme, ou ambos.
O CLP e o Modem utilizados são respectivamente o 2200-39R e 2490-31 da
empresa Atos e o supervisório é o Elipse. Este modem necessitou de um módulo
celular Motorola C18 para utilizar a tecnologia CDMA \ 1xRTT .
18
A figura 1 ilustra o diagrama funcional do sistema:
Figura 1: Diagrama Funcional de todo projeto
19
CAPÍTULO 2 A Estação Elevatória de Esgoto Bruto (EEEB)
2.1 A Planta A planta onde foi elaborado o projeto trata-se de uma elevatória de
esgoto bruto, onde há um fosso, o qual armazena grande quantidade de
esgoto e um painel elétrico completo, utilizando dois soft-starters da
empresa WEG (SSW-04) como acionamento de partida para as duas
bombas submersas de 30 CV instaladas.
A figura 2 mostra o painel onde o projeto foi implantado:
Figura 2: Painel
É importante citar que as bombas submersíveis não podem
trabalhar quando não estão imersas, isto ocorre devido a necessidade de
refrigeração constante do selo que impede a entrada de líquido no rotor,
situado no eixo do motor. Ao funcionar fora desta condição, o selo
esquenta rapidamente, danificando-se, e caso a bomba for reativada, o
líquido poderá entrar no rotor da bomba pelo selo danificado, causando
curto no rotor.
Sendo esta a maior causa de perdas de bombas submersíveis, de
acordo com dados da CESAN.
20
A figura 3 ilustra uma estação elevatória de esgoto bruto:
Figura 3: Estação Elevatória de Esgoto Bruto (EEEB)
2.2 A Lógica de funcionamento do Processo
Podemos dividir em dois tipos: manual e automático:
i) O modo manual é usado somente em condições especiais, em
emergências, nos casos onde se deseja uma intervenção direta do
operador, como também nos casos de manutenção onde é necessário o
acompanhamento local do funcionamento da elevatória.
Neste modo de operação podemos ligar ou desligar as bombas
quando desejar, tomando-se cuidado para não ligar as duas bombas e
sobrecarregar a rede, ultrapassando a demanda contratada, ou não
deixar a bomba funcionando com o poço de sucção vazio. Ao ligar a
bomba é dada partida através do soft-starter onde foi definido os
parâmetros de funcionamento do motor como será descrito mais a frente
desta monografia.
ii) No modo automático o processo tem início quando o relé de
eletrodo fecha o contato estabelecido como nível alto, e ativa um
temporizador eletrônico e quando o contator trifásico fornece a
alimentação ao soft-starter. Ao fechar o contator trifásico, o soft-starter
recebe a condição de partida e inicia a rampa de acordo com o
programado.
21
O esquema da figura 4 abaixo mostra como era o acionamento do
soft-starter antes do projeto:
Figura 4: Acionamento do soft-starter anterior ao projeto
2.2.1 Temporizador eletrônico
O motor terá um tempo de atuação limitado pelo temporizador
eletrônico. Sendo assim, o mesmo retira a condição de funcionamento do
soft-starter, quando o se chegar ao tempo limite, provocando a rampa de
desaceleração de acordo com sua programação, e inicia-se o
procedimento de partida detalhado no item 2.2 (ii), na bomba 2 .
22
A figura 5 abaixo mostra os detalhes do temporizador eletrônico
utilizado:
Figura 5: Temporizador eletrônico
O temporizador eletrônico faz com que haja um revezamento entre
as bombas. Uma bomba nunca opera dois ciclos consecutivos: quando
uma bomba é desativada por tempo ou por nível baixo, a bomba que
opera no ciclo seguinte será a bomba que estava fora de operação.
2.2.2 Relé de nível eletrônico O relé de nível tem a função de ativar o sistema caso haja um nível
acima do estabelecido, iniciando a partida da rampa do soft-starter e
reduzindo o nível de esgoto da EEEB.
No caso de uma das bombas deixar o nível de esgoto baixo, o relé
de eletrodo é desativado e o contator trifásico desabilitado, provocando o
início da rampa de desaceleração do soft-starter. Após o término da
rampa o soft-starter opera em modo ready (pronto), aguardando
condição para iniciar a rampa de aceleração.
23
2.2.2.1 Funcionamento do relé de nível Um circuito eletrônico compara a corrente que circula entre dois
eletrodos conectados ao aparelho, com um valor selecionado no frontal,
através de um potenciômetro. Quando o líquido condutor cobrir ou
descobrir os dois eletrodos condutores, com relação ao eletrodo de
referência (Er), o relé de saída será energizado ou desenergizado.
Figura 6: Eletrodos do relé de nível
Figura 7: Diagrama de funcionamento do relé de nível
2.2.2.2 Esquema de ligação\ Dados técnicos
Tabela 1: Dados técnicos relé de nível
24
Nas figuras 8 e 9 a seguir temos uma foto do relé de nível e seu
respectivo esquema de ligação:
Figura 8: Relé de nível Figura 9 : Ligação relé de nível
2.3 Soft-Starter (SSW-04) Devido às elevatórias de esgoto situarem-se em bairros
residenciais, geralmente no final da rede de fornecimento de energia, as
constantes partidas das bombas provocam fortes oscilações na tensão
fornecida às casas próximas das elevatórias, provocando também danos
a rede elétrica e aos equipamentos elétricos da vizinhança, por este
motivo e para preservar a vida útil das bombas é indispensável a
utilização de soft-starters .
A elevatória escolhida para execução do projeto possui um soft-
starter, modelo SSW-04, marca WEG, construído para suportar uma
potência de até 40 CV.
Devido à quantidade de parâmetros e outras informações
relacionadas ao soft-starter, os tópicos 2.3.1, 2.3.2 tratam apenas das
informações importantes para execução do projeto e a programação do
soft-start pode ser vista no anexo A.
25
2.3.1 Hardware
Para entender este projeto, é necessário conhecer um pouco do
hardware do SSW-04, da empresa WEG. Nas figuras 10 e 11 abaixo são
mostrados um bloco-diagrama simplificado do SSW-04 e uma descrição
da placa eletrônica do soft-starter, respectivamente:
Figura 10: Bloco-diagrama simplificado do SSW-04
26
Figura 11: Desenho do cartão eletrônico de controle do SSW-04
Neste projeto foram utilizadas os seguintes conectores do SSW-04:
• X1-1 e X1-2 (alimentação da placa eletrônica);
• X2-1 (acionamento do soft-starter);
• X2-2 (reset);
• X2-3 (falha externa);
• X2-5 (fonte de alimentação 24 VCC);
• X2-11 e X2-10 (relé 3);
• X4,X5 e X6 (entrada dos transformadores de corrente);
• X7 (conector do ventilador);
27
• X8, X9, X10, X11, X12, X13 (conexão de disparo dos tiristores);
• X 270 (conexão para o aterramento);
• XC2 ( conector da HMI ).
Na figura 12 abaixo temos o conector X2 do soft-start SSW-04
detalhado:
Figura 12: Descrição do conector X2
28
2.3.2 Relés do soft-start SSW-04 Neste item será detalhada a configuração dos relés do conector
X2 do SSW-04 , através dos parâmetros 51,52,53 e 54 mostrados na
tabela 7 do anexo A .
O parâmetro 51 define o funcionamento do relé 1 . Parametrizado
com valor 1, o relé é ligado instantaneamente com o comando de aciona
do soft-starter, só desligando quando a tensão de alimentação chega à
30% da corrente nominal parametrizada. Este relé seria utilizado no
projeto, mas optou-se por estar coletando a informação de bomba ligada
direto da saída do contator. Na figura 13 o gráfico de tensão versus
tempo exemplifica o funcionamento do relé 1:
Figura 13: Funcionamento do relé 1
Quando o parâmetro 50 é configurado com o valor 02, o relé 03
fecha o contato normalmente aberto se o SSW-04 estiver em estado de
erro. Os erros identificados pelo SSW-04 podem ser vistos na tabela 2:
Tabela 2 : Erros do soft-starter
29
O parâmetro 53 define como a entrada digital 02 (borne X2-2) irá
funcionar. Neste projeto a entrada digital 2 tem a função de reset de
erros, para isso o parâmetro 53 deve ter valor igual a 1 e a tensão de
entrada deve ser de 24 Vcc. Utilizou-se como alimentação o borne X2-5
que é uma fonte de 24 Vcc.
O parâmetro 54 define como a entrada digital 3 (borne X2-3) irá
funcionar. Neste projeto a entrada digital 3 tem a função de botão de
emergência, o parâmetro 54 deve ter valor igual a 3 e a tensão de
entrada deve ser de 24 Vcc. Para isso utilizou-se como alimentação o
borne X2-5 que é uma fonte de 24 Vcc. O botão de emergência atua
cortando a alimentação da entrada digital 3, assim desativando o
SSW 04.
30
2.4 Painel da elevatória
Os esquemáticos do painel da elevatória antes da implantação da
elevatória são mostrados nas figuras 26, 27,28 e 29 a seguir:
Figura 14: Diagrama de força da bomba 1
31
Figura 15: Diagrama de força da bomba 2
32
Figura 16: Diagrama funcional do acionamento da bomba 1
Figura 17: Diagrama funcional do acionamento da bomba 1
Após a instalação do CLP, foram acrescentadas várias melhorias
ao sistema de comando da elevatória, as quais poderão ser vistas mais
33
adiante no anexo D, onde são detalhadas as rotinas de programação do
CLP.
O projeto do painel após a instalação do CLP não necessitou de
alterações nos diagramas de força das figuras 14 e 1, porém os
diagramas funcionais das bombas 01 e 02 (figuras 16 e 17) foram
alterados. As alterações podem ser vistas nas figuras 18 e 19 abaixo :
Figura 18: Diagrama funcional da bomba 1 modificado
34
Figura 19: Diagrama funcional da bomba 2 modificado
Nas figuras 20 e 21 são mostradas as entradas utilizadas no
projeto do conector X2 do SSW-04 e as entradas e saídas do CLP. No
item 4.2 (Estado internos) do anexo B são detalhados os endereços de
memória do CLP e no Anexo D (Rotinas Do Programa), será detalhada a
utlização das entradas e saídas do CLP:
Figura 20: Entradas conector X2 Figura 21: Entradas CLP
35
2.5 Bombas
As bombas submersíveis utilizadas na elevatória onde foi instalado o
projeto, são bombas de 30 CV (22 KW), com vazão máxima de 36,03
litros por segundo para uma altura manométrica de 26,1 metros, corrente
nominal de 78 ampéres, tensão de 220 volts (fase-fase), 60 Hz e 1750
rpm. A bomba foi fabricada pela empresa ABS e tem uma voluta com
saída de 150 mm de diâmetro. A figura 34 mostra a foto da bomba que
opera nesta elevatória.
Figura 22: Bomba submersível
2.6 Barrilete
No relevo de uma cidade existem montanhas e vales, e supondo
que o esgoto seja coletado numa casa na montanha, este esgoto desce
até o vale devido a gravidade, e ao chegar ao vale este esgoto não
consegue subir novamente, logo utiliza-se bombas que fazem pressão
no esgoto para que ele suba e desça novamente até a estação de
tratamento.
A tubulação que se inicia no fundo do poço e leva o esgoto até a
rede é chamada de barrilete. Na figura 35 temos uma foto onde é
mostrado um barrilete de uma EEEB da CESAN.
36
Figura 23: Barrilete
2.6.1 Válvula de retenção
A válvula de retenção tem a função de não deixar que o esgoto
retorne para a elevatória. Existem vários modelos de válvula de retenção
como, por exemplo, podemos citar os modelos flap, borboleta e borboleta
pneumática. Neste projeto e em praticamente todas elevatórias de
esgoto do Espírito Santo se utiliza à válvula flap.
A válvula flap é aberta ao receber uma forte pressão devido ao
fluxo de esgoto bombeado da elevatória e é fechada devido ao fluxo
reverso de esgoto que empurra a válvula no sentido contrário.
Nas figuras 24 e 25 abaixo são mostrados dois tipos de válvula de
retenção:
37
Figura 24: Válvula flap Figura 25: Válvula borboleta
2.7 Sinalização
O painel possui lâmpadas, mostradores analógicos e um horímetro
em sua parte frontal.
O amperímetro de ponteiro recebe a informação de corrente de 03
transformadores de corrente situados acima do soft-starter e existe um
amperímetro para cada bomba .
O voltímetro de ponteiro coleta a tensão da entrada da bomba.
A sinalização é composta por 03 lâmpadas para cada uma das
bombas, sendo uma lâmpada para falha e as outras para sinalizar a
bomba ligada e desligada.
O horímetro marca o tempo que a bomba estiver em
funcionamento.
Os transformadores de corrente servem para fazer a leitura da
corrente que é mostrada no amperímetro na porta do painel.
2.8 Conclusão
O objetivo deste capítulo é explicar o que é uma elevatória, seu
funcionamento geral e de seus equipamentos individualmente e quais
foram as melhorias acrescentadas a elevatória depois da instalação
deste projeto.
38
38
Capítulo 3 Comunicação
A comunicação de dados entre o supervisório e o CLP, é realizada
através de um modem celular tecnologia CDMA-1xRTT, esta tecnologia é
um serviço específico oferecido, pelas operadoras com tecnologia CDMA
e permite atender um número maior de usuários na mesma faixa de
freqüência. Este serviço se baseia em endereçamento IP e acesso às
redes de dados via Internet.
A tarifação deste serviço é feita através da quantidade de bytes
trafegados e não por tempo de conexão.
A figura 1 no início desta monografia mostra a arquitetura básica e
os produtos relacionados de um sistema de comunicação para
monitoração, ou operação à distância, utilizando a tecnologia
CDMA-1xRTT.
Nesta arquitetura podemos considerar três elementos que são
responsáveis pelo fluxo de dados entre os CLP's e um sistema
Supervisório:
1) Modem – Transporte de dados do CLP, através do serviço
de telefonia celular, para sistemas supervisórios via Gits Server.
2) Gits Server – Fornece IP e porta válidos para a comunicação
via internet entre o CLP e os sistemas supervisórios.
3) Atos OPC Server – Componente de software que transmite e
recebe dados provenientes do OPC Clients de sistemas
supervisórios para os modems.
A conexão do CLP com o software supervisório, obedece a
seqüência de comunicação descrita a seguir:
- O CLP se comunica com o modem obedecendo o protocolo
modbus. O modem celular ao ser iniciado manda um sinal a
operadora requisitando acesso ao serviço CDMA / 1xRTT, então a
operadora fornece um sinal codificado para ser realizada a
39
transmissão na frequência determinada .Vale lembrar que a
transmissão CDMA / 1xRTT se baseia em endereçamento IP e
acesso às redes de dados via Internet.
- Após o modem estar conectado a internet, o modem requisita
comunicação com o Gits Server, este ao identificar o modem,
fornecerá um IP e porta válidos para o modem se comunicar via
internet.
- Estando o modem conectado na internet com um IP fornecido pelo
Gits Server, o OPC lê do Gits Server as informações do CLP.
3.1Cabos de comunicação A comunicação entre o modem 2490.31 e o CLP 2200-39R
conectado a ele, e realizada através do canal serial RS-232.A
comunicação entre o CLP, o modem e o modulo celular é mostrado na
figura 26:
Figura 26: Comunicação entre o CLP e o modem
40
A configuração do modem é feita somente pelo canal serial
RS-232, no qual é viabilizado por dois métodos. O primeiro é por meio do
software específico Gits Wizard e o segundo utilizando o Hyper Terminal.
O cabo de comunicação do modem com o computador deverá
estar de acordo com a figura abaixo:
Figura 27: Cabo de comunicação do modem com computador
Figura 28: Interligação PC com o modem
41
Para a comunicação com a rede wireless ser realizada o modem
CDMA 2490.31 necessita de um módulo celular. Neste projeto foi
utilizado o módulo celular C18 Motorola.
3.2 Programação do Modem O modem funcionando no modo stand-alone funciona com a
configuração de operação do tipo mestre modbus. Seu funcionamento
independe de qualquer dispositivo conectado a ele. A programação de
leitura ou escrita de endereços específicos de dispositivos escravos com
comunicação modbus, pode ser feita através de tags parametrizadas,
utilizando o Atos OPC.
O modem tem capacidade de armazenamento de 15 regras (tags)
por Peer enviadas por meio do Atos OPC Server.
Ao ser energizado, o modem, entra no modo de espera ou BOOT
(duração de 30 segundos – LED run piscando rápido intermitente)
aguardando o possível comando MODE.
O comando MODE alterna entre os 3 modos de funcionamento do
dispositivo, BOOT, CONF e WORK. O modem ao ser ativado permanece
por 30 segundos em modo BOOT, alternando para modo WORK na
seqüência (LED run piscando rápido).
Se o comando MODE for digitado dentro destes 30 segundos,o
dispositivo passará a operar em modo CONF. Digitando MODE
novamente, o modem passará a operar em modo WORK.
Utilizando o Gits Wizard para configurar o modem, não é
necessário digitar o comando MODE, pois o software envia este
comando automaticamente. Já com o Hyper Terminal, há a necessidade
de digitar este comando para entrar no modo de configuração de modem.
Parâmetros Default:
• PIN: 3636;
42
• APN: Operadora Claro;
• Servidor: ATOS;
• Configuração UART Modbus: 9600, 8 bits, Paridade nenhuma, 2
Stop Bits.
3.2.1 Gitz Wizard
Este é o software de configuração do modem 2490.10. Ao utilizar o
programa pela primeira vez com o modem na configuração default, deve-
se configurar o canal serial para o default do modem (configuração de
fábrica: Baud rate = 9600, bits = 8, paridade nenhuma e stop bit = 2).
Neste item será explicado passo a passo como realizar a
configuração e o teste do produto em relação ao sinal de antena,
reconhecimento do ID, conexão CDMA, autenticação junto a operadora e
recebimento de IP válido.
A configuração tem inicio selecionando EDIT na barra do MENU,e
depois em CONFIGURATION. A figura 29 demonstra a ação:
Figura 29: Selecionando o item Configuration
Configura-se o canal serial para o mesmo do modem, seleciona-se
a porta a ser utilizada e altera-se os parâmetros da serial como na figura
30.
43
Figura 30: Parâmetros iniciais Gitz Wizard
Depois de configurado o canal serial clique no botão OK.
Na aba LOGGING, ativando o item AUTO SAVE LOG FILE o
programa irá salvar automaticamente todos os logs gerados durante a
configuração e teste.
Figura 31: Auto Save Log File
Depois salva-se o programação e inicia-se a configuração.
44
3.2.2 Configuração
Para iniciar a configuração pelo Gitz Wizard selecionamos Initialize
Device para que o programa crie a conexão e faça uma busca pelo
modem no canal serial. Liga-se o modem para enviar um sinal de
presença no canal serial e aguarde até que o programa tenha todas as
informações necessárias do modem e nível de sinal.
Figura 32: Configuração utilizando o Gitz Wizard
O PIN (Personal Identification Number) é um código de proteção
de acesso.
O IP (Internet Protocol) deve ter o endereço do servidor gits, que é
necessário para identificar que modem está enviando os dados.
45
Na configuração do canal serial defini-se, os parâmetros: Paridade,
bits (Dígitos binários), bits de parada e velocidade de comunicação. A
tela para configuração do canal é mostrada na figura 33 a seguir:
Figura 33: Configuração do canal
Na janela de configuração da APN, selecionamos a operadora que
o modem irá se conectar. Antes de configurar a APN, deve-se obter a
informação sobre qual é a APN da operadora para o serviço de dados
contratado. Além da APN deve ser fornecido pela operadora o nome do
usuário (User) e senha (Password).
Figura 34: Configuração da APN
A URL é o endereço da operadora na internet no qual oferece o
serviço CDMA/1xRTT. Uma URL (Universal Resource Locator) em
português significa (Localizador Universal de Recursos) é o endereço de
46
um recurso disponível em uma rede de Internet. A User é o login de
identificação da operadora e password é a senha de acesso.
3.2.3 Testando Configuração
Terminado a Configuração dos parâmetros, pode-se realizar um
teste no Gits Wizard para verificar a configuração.
Para iniciar o teste selecionamos o botão try configuration no
menu. Irá aparecer a figura 75 abaixo :
Figura 35 : Self Test
PIN state: mostra se o PIN está sendo usado (destravado) ou não
(travado). Com o uso do PIN será exibida a mensagem “SIM PIN” e sem
uso do PIN (Não use o PIN) a mensagem “READY”.
Using the last five ID=”?????”: neste item é verificado o número
de identificação (ID), e para conexão são usados o ID mais 4 digitos
fornecidos pelo Gits server.
47
3.2.3.1 Identificando ID e realizando testes
Para identificar o ID basta digitar o comando on no campo
Command e pressionar enter. A figura 36 irá aparecer :
Figura 36: Identificando o ID
Para testar a autenticação e o recebimento de um IP junto a
operadora, selecionamos o botão next, o GITS irá verificar
automaticamente. Selecionando o botão next novamante, é realizado o
teste do socket, nesta fase do teste o modem tenta abrir um Socket com
o GITS Server e se registrar (confirmação de acesso). Com o modem
registrado no GITS Server finalizamos a configuração e seleciona-se o
botão Initialize Device, que muda o modo do modem de CONF para
WORK (inicializa conexão).
Pode-se realizar toda a configuração do modem pelo hyper
Terminal, porém neste projeto foi utilizado o software Gits devido as
facilidades fornecidas por ele.
3.3 Configuração do ATOS OPC Server A interface com os softwares supervisórios do mercado, tais como:
Elipse, Fix, Citect, Wizcon, In-touch, Aquaview e outros, é feita através
de um módulo de software padronizado, OPC Server, que abstrai a infra-
estrutura do GITS Server, disponibilizando as variáveis transportadas de
ou para OPC Client dos softwares supervisórios.
48
De acordo com a definição da OPC Foundation, OPC é um
mecanismo que provê meios de padronizar a comunicação entre
inúmeras fontes de dados, sejam eles equipamentos de chão de fábrica,
ou bancos de dados numa sala de controle.
A figura abaixo, retirada da documentação fornecida pela OPC
Foundation, mostra o exposto acima.
Figura 37: Arquitetura de um sistema de informação e controle
Neste projeto foi utilizado o OPC Server da empresa ATOS, mas
poderia ser utilizado um software OPC de qualquer empresa já que sua
finalidade é padronizar as variáveis coletadas para que seja utilizada por
qualquer supervisório.
O ambiente de Trabalho do Atos OPC é muito simples e de fácil
compreensão. Na figura 38, se tem uma breve descrição dos itens do
software.
49
Figura 38:Janela Principal do Atos OPC
3.3.1 Adicionando um Servidor Gits Para adicionar um Servidor, seleciona-se no menu Editar e
seleciona-se a opção Adicionar Server. Veja a figura 39:
Figura 39: Adicionando Servidor
Depois de clicar na opção Adicionar Server, será disponibilizada
uma janela (figura 40) para configuração dos parâmetros do servidor.
50
Figura 40: Propriedades do host
Habilitando o item logar em arquivo, o OPC gera um banco de
dados (arquivos do tipo texto) dos logs de comunicação exibidos durante
a conexão do modem e OPC ao GITS Server, armazenados na pasta
AtosOpcLog. Utilizando esta opção com OPC conectado por longos
períodos, a cada dia de conexão será gerado um novo arquivo de log ou
mesmo a cada conexão e desconexão.
3.3.2 Adicionando um Peer
Para adicionar um Peer (unidade remota Modem Celular),
selecione com o mouse o ícone do Gits Server, clique no menu Editar ou
dê um clique com o botão direito do mouse sobre a região de
gerenciamento de módulos e selecione a opção Adicionar Peer. Quando
for inserido um novo Peer, será mostrada uma janela de configuração de
parâmetros do Peer. O número Máximo de Peers no OPC é 60. As
figuras 41 e 42 abaixo demonstram como fazer.
51
Figura 41: Adicionando um Peer
Figura 42: Configurando o Peer
Profile é o conjunto de funcionalidades que caracterizam cada tipo
de peer, ou seja, é uma de descrição do modo de trabalho do peer.
Atualmente existem 3 tipos de profiles, tais como: o GTD600 (para
comunicação com dispositivos através do APR03), o GTD700 (para
comunicação através com dispositivos do protocolo modbus) e HDL para
comunicação com o Atos OPC Server.
A comunicação entre o modem e o CLP é modbus e entre o
servidor GITS e o OPC é HDL.
Neste projeto é utilizado o profile GTD700 que possibilita o
armazenamento de 15 regras (tags) configuradas e enviadas por meio do
Atos OPC Server. Cada regra pode transportar até 28 bytes.
52
3.3.3 Adicionando um CLP
Para adicionar um novo CLP, seleciona-se com o mouse o ícone
do Peer (Modem), clique no menu Editar e selecione a opção Adicionar
CLP.
É exibida uma janela de propriedades do CLP para serem
configurados.
No campo Nome deve ser digitado um nome para o novo CLP,
caso contrário permanecerá o default de descrição como CLP1, CLP2 e
assim sucessivamente. No campo Net Id deve ser digitado o número da
estação do CLP.
O número máximo de CLPs ou dispositivos modbus no OPC é 60,
sendo um para cada Peer na utilização máxima de ambas configurações,
ou seja, configurando 60 Peers somente poderão ser configurados 60
CLPs.
Abaixo a demonstração de como é o procedimento ;
Figura 43: Adicionando um CLP Figura 44: Configurando o CLP
Quando se trabalha com o profile GTD 700, ao adicionar um CLP
são criados automaticamente dois grupos, um Grupo Async (tags
assíncronas) e um Grupo Write Only (para tags de escritas). Os grupos
podem ser vistos na figura 45:
53
Figura 45: Grupos ASYNC e WriteOnly
O Grupo ASYNC, é um grupo composto por tags paramétricas que
serão enviadas ao modem, passando a ser regras que definem como as
variáveis serão requisitadas no CLP ou dispositivo Modbus. Estas tags
são geralmente de leitura mas podem ser de escrita também.
O Grupo Write Only, deverá conter tags exclusivamente para
escritas. Os valores destas tags são enviadas aos peers (modem)
assincronamente em instantes definidos pelos softwares supervisórios,
sendo que a qualidade da transmissão deve estar “Boa”. O número
máximo de Grupos no Atos OPC é 100.
3.3.4 Tags
Para adicionar uma Tag no Grupo ASYNC, seleciona-se com o
mouse o ícone do Grupo (no qual ela estará fazendo parte), seleciona no
menu Editar a opção Adicionar Tag.
Será exibida uma janela de propriedades da Tag para serem
configurados. Os itens numerados da figura 46 abaixo, serão descritos a
seguir .
54
Figura 46: Propriedades das TAG’s
Descrição dos Campos
1- Campo Nome serve para nomear a tag monitorada. É
importante ter em mente que o nome da tag tenha representatividade
com a sua função, para diferenciá-la de outras tags.
2- No Campo Endereço, digite o endereço (Estado Interno ou
Registro) da tag monitorada. O endereço representa a posição na
memória do CLP ou dispositivo Modbus escravo que se deseja
monitorar/atualizar. O valor do endereço deve sempre ser digitado em
hexadecimal.
3- No campo Tipo de dado, escolha o tipo do dado da tag
monitorada. O tipo do dado é a propriedade que informa ao servidor e
aos seus clientes como a variável deve ser tratada e quantos bytes
ocupa.
Neste projeto utilizou-se variável do tipo booleano. Deve-se definir
se o tipo de estado interno da variável é uma saída (coil) ou entrada
(input).
Os tipos de dados possíveis são: Estado Interno (booleano),
Registro (inteiro 1 a 4 bytes), String (texto contido em um buffer), Float
(ponto flutuante de 4 bytes), Array de Estados Internos (conjunto de
55
variáveis boleanas) e Array de bytes (buffer de memória do CLP). A
variável do tipo Registro ainda pode ser formatada em BCD ou
hexadecimal.
4- No campo Tamanho, digite a quantidade de bytes a serem
transportados da tag monitorada a partir do endereço de origem.
5- No campo Formato, selecione o formato do dado (conteúdo do
endereço) da tag monitorada. Este item “não” realiza conversão de
dados, ou seja, apenas identifica qual o formato do dado no endereço de
origem.
6- No campo Somente Leitura, selecione esta opção caso queira
que a tag monitorada seja apenas de leitura, não podendo ser escrita na
mesma.
O número máximo de Tags no OPC é 1000. O tempo
recomendado pelo fabricante é configurar a tag time com um tempo de 8
segundos para cada tag, por exemplo, no projeto nós temos no máximo 8
tags , então 64 segundos é o tempo suficiente para que sejam lidas todas
as tags.
Para se forçar um valor através do Atos OPC Server ou Client,
clica-se o botão direito do mouse em cima da variável que será forçada
quando o Atos OPC estiver conectado e seleciona-se a opção escrever
valor .
Figura 47: Escrever valor na TAG
56
No campo paramétricas podemos inserir funções paramétricas
para fazer com que as variáveis sejam lidas caso ocorra o que é pedido
na função
O campo Paramétrica disponibiliza sete parâmetros diferentes que
servem de referência para o transporte de dados da tag.
Figura 48: TAG’s paramétricas
Neste projeto utilizamos apenas a função Int> (maior que), com
função de fazer com que sejam lidos apenas os dados do CLP quando
houver uma transição, as outras são; menor que, none (nenhuma), fora
de, dentro de, variação percentual, variação absoluta.
As subrotinas E0, E1, E2, E3, E4 colocam o valor 50 hexadecimal
nas memórias 0FCE, 0FCC, 0FCA, OFC8, OFC6 respectivamente,
quando ocorrer um evento nas entradas 100, 101, 102, 103, 104
respectivamente, e o ATOS OPC Server recebe estas entradas somente
quando há um valor maior que 10 nas memórias.
Assim só é transmitido dados quando há um evento,
economizando muito dinheiro com despesas de transmissão de dados, já
que a operadora cobra por dados transmitidos e não por tempo de
conexão. Com esta programação pode ser feito um contrato de
demanda, onde o custo por quantidade de dados transmitidos é ainda
menor que num contrato sem demanda . Apenas a tag de nível é lida
com menos tempo pois se não houver transmissão de dados durante
aproximadamente 3 minutos a conexão com a operadora é perdida.
57
3.3.5 Inicializando Aplicação do ATOS OPC Server Para iniciar a aplicação seleciona-se o botão “pool ativo”.Depois de
enviadas todas as regras, inicia-se o processo de monitoramento das
Tags. Cada tag corresponde a um ID cujo número está relacionado com
o número da tag. Logo, a tag 1 tem o ID 1 e assim por diante.
No monitoramento é possível visualizar a qualidade da informação
(“BOA” ou “RUIM”) e o valor da tag tanto na coluna Valor como também
nas abas de Logs ou Frames.
A aba de Log exibe uma informação genérica da tag, onde
constam as seguintes informações da tag: Data, Hora, Tag Recebido do
Peer com ID, Tag com ID e o valor do dado da tag.
A aba de Frames apresenta informações mais detalhadas, pois
mostra a mensagem “M” que o peer envia com: número da mensagem,
ID do peer, número da tag e o valor do dado da tag.
Também é possível verificar a resposta “A” que o OPC envia ao
modem com o número da mensagem na frente, isso serve para que o
modem saiba que a mensagem (“M”) enviada foi recebida (“A”).
Nas figuras 49 e 50 é mostrado como aparecem as informações
nas abas de Logs e de Frames:
Figura 49: Janela de logs
58
Figura 50: Janela de frames Neste sistema (OPC e Peer) existe uma lei bem simples para envio
de mensagens, baseada em pergunta e resposta.
Tomando como ínicio o OPC a comunicação é realizada na
seguinte sequencia ;
1) OPC - envia mensagem e um pedido de confirmação;
2) Peer - envia resposta do recebimento da mensagem e um
pedido de confirmação;
3) Por fim, o OPC recebe confirmação do Peer referente a
mensagem e envia a resposta referente ao pedido de confirmação do
Peer.
Figura 51: Sequência de comunicação 3.4 Conclusão
O objetivo deste capítulo foi detalhar todas etapas do procedimento
de configuração do modem e do OPC Server, explicando o significado de
cada elemento configurado e detalhando o procedimento de
configuração destes elementos para que seja feita a comunicação entre
o OPC Server e o CLP.
59
59
Capitulo 4 Software supervisório Elipse
O software supervisório tem a função de otimizar o sistema de supervisão,
de maneira que todo o processo seja apresentado ao operador de maneira ampla,
objetiva e fácil de compreender.A supervisão pode ser centralizadas em um único
computador ou distribuídas por uma rede de computadores de modo a permitir o
compartilhamento dos dados provenientes do sistema. A figura 52 mostra a
topologia do Atos OPC com os softwares supervisórios:
Figura 52: Topologia do Atos OPC com os softwares supervisórios É comum a visualização de um diagrama representativo da planta industrial,
com a representação gráfica das estações remotas, os valores constantes nos
sensores e atuadores e a apresentação dos alarmes detectados na rede. Os
softwares supervisórios permitem ainda visualizar previsões e tendências com
base em valores recolhidos e valores parametrizados pelo operador do sistema,
60
bem como gráficos e relatórios relativos aos dados atuais existentes em um
histórico. Por exemplo, o processamento de alarmes permite informar anomalias
verificadas, sugerir medidas e, em algumas situações, reagir automaticamente
mediante parâmetros previamente estabelecidos. Os alarmes são classificados por
níveis de prioridade em função da sua gravidade, sendo reservada a maior
prioridade para os alarmes relacionados com questões de segurança da própria
rede.
4.1 Programação do software supervisório Elipse
Neste item será detalhado os procedimentos utilizados no projeto, para a
elaboração do supervisório.
O servidor Atos OPC pode se comunicar com qualquer supervisório que
contemple a interface cliente para o OPC Data Access 2.0. Para inserirmos as
tag's recebidas pelo servidor Atos OPC , clica-se no menu no item “Arquivo”,
depois no comando “Organizer”, este procedimento é mostrado na figura a seguir:
Figura 53: Inserindo tags no supervisório
Com a janela organizer aberta, clique na opção OPC Servers e então no
botão novo. Um objeto server é criado, conforme mostrado na figura abaixo:
61
Figura 54: Janela ORGANIZER
O combo nome do servidor mostrará todos os servidores OPC registrados na
máquina. Selecione o servidor Atos OPC Server Serial, e então clique no botão
importar. O supervisório deve mostrar uma tela com os grupos e tags disponíveis
no servidor Atos OPC. Arraste os tags que desejar para o objeto Server do
supervisório. Clicando sobre o tag arrastado para o objeto Server, pode-se ver uma
janela com suas propriedades, e testar a leitura e escrita do tag.
4.2 Relacionando TAG's a objetos
Para inserir objetos relacionados as tag's recebidas, clica-se em objetos na
barra de tarefas, e seleciona-se o item animação . Inserindo o espaço onde se
quer colocar o objeto e clicando duas vezes em cima deste espaço, irá aparecer a
janela de configuração, como na figura 55.
62
Figura 55: Inserindo animação
Na janela de propriedades da animação seleciona-se no item Tags e então
escolhe-se o servidor, e a tag deste servidor que será relacionada ao objeto
inserido. No item zonas define-se quando o objeto inserido irá aparecer, por
exemplo : Neste projeto foi definido que quando a tag bomba 1 do CLP Europa, for
1, irá aparecer o desenho com a bomba verde, e quando for 0, irá aparecer a
bomba vermelha no mesmo local da bomba verde, se não houver comunicação irá
aparecer a bomba cinza .
As figuras 56 e 57 mostram o supervisório do projeto realizado em
funcionamento :
Figura 56: Tela Geral
63
Figura 57: Tela JC Praia 4.3 Conclusão
O objetivo deste capítulo foi destacar as funções de um software
supervisório , mostrar um exemplo de como se foi inserido animações no projeto e
detalhar a relação do OPC Server com os supervisórios .
64
Capitulo 5 Problemas na instalação do projeto
Durante a execução de projetos de automação industrial, existem muitos
problemas que podem surgir devido a fatores externos imprevisíveis, ou
possibilidades não previstas no projeto original.
Neste projeto também houve dificuldades durante sua execução e os
problemas encontrados serão detalhados por etapas, neste capítulo.
5.1 Instalação do CLP no painel
Primeiramente foi realizada a lógica do funcionamento da elevatória no CLP
utilizando o software Winsup e então projetado as alterações no painel para
instalação do CLP.
O projeto foi realizado utilizando como base o projeto da empresa
responsável pela montagem do painel, porém durante a inspeção da lógica de tal
painel, foram encontradas várias diferenças entre o projeto original do painel e o
que foi executado, devido a isso houve necessidade de se verificar todos as
ligações do painel através do teste de continuidade, utilizando um multímetro
digital.
Após mapeado o painel e ajustado o projeto, foi realizado a passagem da
fiação e testado na oficina da CESAN, o funcionamento do novo painel com o CLP
em um motor de 15 CV a vazio
5.2 Colocação do painel na elevatória
Após a instalação do painel na elevatória, ligou-se a bomba. A bomba
instalada no local é uma bomba de 30 cavalos e sua corrente nominal é de 78
ampéres, porém, ao ligar a bomba, a corrente fornecida foi de cerca de 48
ampéres, ou seja, muito abaixo da nominal. Este fato pode ter ocorrido por muitos
motivos, mas o que é importante destacar é que o soft-start atuou imediatamente
após a partida devido o soft-start ter sido parametrizado para uma bomba com
65
corrente nominal de 78 ampéres.
Modificando os parâmetros de corrente nominal, subcorrente imediata e
sobrecorrente imediata, foi corrigido o problema e a bomba funcionou
normalmente.
Ao ser realizado o revezamento das bombas o soft-start identificou uma
falha novamente. A falha foi devido ao tempo entre partidas do soft-start, que não
estava prevista na lógica do CLP. Devido o fato de ter várias pessoas envolvidas
naquela ação e não haver tempo hábil para reprogramar o CLP, o parâmetro de
tempo entre partidas foi reprogramado para que este problema fosse resolvido de
imediato. Com a reprogramação do tempo entre partidas, a elevatória funcionou
conforme previsto no projeto.
Após o ocorrido foi instalado na lógica do CLP, uma lógica de tempo entre
partidas, e não se utiliza mais o parâmetro com mesma função do soft-start.
5.3 Problema de comunicação do modem com o CLP e modulo celular O equipamento solicitado para elaborar o sistema supervisório foi um CLP
2200-39R e um modem 2490-10, por possuírem baixo custo e satisfazerem todos
os requisitos, mas devido o contrato de transmissão de dados com a empresa
VIVO, teve-se que trocar o modem que já havia sido comprado com transmissão
GSM por um modem com transmissão CDMA.
Para não haver mais custos, definiu-se que a melhor solução seria tentar
trocar o modem GSM, pelo modem CDMA da ATOS, que estava sendo utilizado
pela empresa Petrobrás.
Conseguiu-se trocar os equipamentos sem adicionar nenhum custo ao
projeto, mas este equipamento ainda não estava sendo comercializado, havia sido
criado apenas para atender a empresa Petrobrás, e foram descobertas várias
dificuldades em sua utilização.
A primeira dificuldade encontrada foi devido ao fato de o canal RS-232
necessitar de uma alimentação externa (3 a 15 Vcc) para poder funcionar. O CLP
TICO 2200.39R (Alimentação Vca), possui somente o canal RS-232 isolado e o
modem 2490.31 não fornece nenhuma alimentação no seu canal de comunicação,
66
sendo necessário realizar uma alteração na placa do modem e no cabo de
comunicação para que o canal RS-232 do TICO possa ser polarizado. Sendo
assim enviamos devolvemos os equipamentos, e recebemos o equipamento de
volta com as alterações. O email recebido pela empresa esta na figura 58 :
Figura 58: Email da empresa Atos A figura 59 mostra a modificação realizada no modem 2490.10 para
comunicação com o CLP TICO:
Figura 59: Alteração na placa
67
Após as alterações realizadas, o CLP conseguiu se comunicar com o
modem, porém após um certo tempo, o modem perdia a conexão, e não conectava
mais. Novamente encaminhamos o modem para a Atos, com a suspeita que os
relés de saída do modem que serviam de alimentação do modulo motorola C18
estavam ficando presos quando fechados e assim o modem não era reiniciado
quando havia alguma falha na comunicação, também estavam ocorrendo erros na
comunicação modbus do modem com o CLP. A empresa realizou várias
modificações e devolveu o equipamento.
No hardware, os modems foram atualizados com a retirada do relé e foi
implementado acionamento com transistor FET, foi implementado um jumper para
comunicação com o TICO e enviado o novo esquema de ligação, o firmware dos
modems foram atualizados, mudando para 15 os dígitos do ID, mandaram a
versão atualizada do Gits e também mandaram 4 novos CLP's com o firmware
atualizado para comunicação com o modem atualizado.
A empresa atos resumiu os problemas escrevendo que resumidamente,
havia um problema com o firmware do TICO e em alguma peças do modem. O
email com a empresa Atos admitindo o erro esta na figura 60 :
Figura 60: Email resumindo problemas 5.4 Erros de fabricação na comunicação do modem com o ATOS OPC
Com todas as alterações feitas anteriormente, acreditava-se que não haveria
68
mais problemas, porém os erros na comunicação continuavam. A empresa tentou
simular o problemas utilizando equipamentos iguais aos que estavam sendo
utilizados na CESAN, com a mesma marca e características, e sempre obtinha
sucesso na comunicação, então ela pediu para que enviássemos os
equipamentos da CESAN para que ela testasse em seu laboratório, e após vários
testes, encontraram um novo problema no CLP TICO 2200.39R, o produto era
inadequado, por apresentar incompatibilidade da sua interface serial com o padrão
RS-232.
A empresa disse que o CLP TICO 2200.39R não era indicado para uso em
rede e comunicação serial individual, porém este dado não foi fornecido no
manual. A porta serial apenas poderia ser utilizada para enviar e receber
programação de usuário. Então eles modificaram o equipamento, atualizaram o
firmware novamente, realizaram todos os testes com rigor e enviaram o
equipamento de volta.
Com o equipamento já na CESAN, reiniciou-se a tentativa de comunicação,
sendo que agora o modem transmitia normalmente, e várias falhas foram
sanadas, contudo no decorrer dos testes a comunicação era perdida e não
retornava. Durante oito dias de teste, este problema ocorreu três vezes.
Em paralelo aos testes na CESAN, eram realizados testes na Atos com os
mesmos equipamentos. Foi realizado o burning de conexões em temperaturas
muito altas e muito baixas, tentaram simular as falhas que ocorriam na CESAN de
várias formas.
Como não conseguiram resolver o nosso problema, o gerente da divisão de
desenvolvimento de equipamentos da Atos veio para Vitória para tentar resolver o
problema. Trouxe todo equipamento necessário para alterar o firmware e ver o
que estava ocorrendo no equipamento pelo hyper terminal.
No primeiro dia foram feitos vários testes, revisado linha por linha a
programação do driver do modem e não solucionou-se o problema. No segundo
dia foi analisado o modulo celular Motorola C18, e verificou-se que o lote de
fabricação era diferente, mas a versão era a mesma, logo não teria diferença. A
empresa Atos já havia conversado com os responsáveis da empresa Informat que
é a fabricante do módulo celular C18 da Motorola, e ela havia informado que não
69
havia feito nenhuma alteração . Porém depois de conferir internamente a
programação foi detectado 2 ou 3 pequenas mudanças que poderiam atrapalhar
na comunicação, enviou-se a programação do módulo celular para o responsável
pela edição da programação do modem da Atos, ele alterou o programa para que
o modem conseguisse comunicar com ambos, e devolveu ao Gerente da Atos que
se encontra na CESAN. Foi modificado o firmware do modem mais uma vez e
obteve-se sucesso na comunicação do equipamento na CESAN.
Após a última alteração não houve mais problemas na comunicação. Vale
ressaltar que este último problema paralisou o andamento do projeto de novembro
de 2006 até o início de junho de 2007
Depois de vencida todas as dificuldades, para instalação do projeto, e
encontrado todos os defeitos do modem 2490.31 junto da empresa Atos, a mesma
enviou o convite mostrado na figura 61:
Figura 61: Convite da empresa Atos
5.5 Conclusão Durante a execução deste projeto houve a necessidade de estudar e
entender o funcionamento e a configuração de equipamentos, que não seriam
estudados caso não houvesse ocorrido tais problemas descritos neste capítulo.
70
Devido a tais problemas, se fez necessário o entendimento de toda a
programação do soft-start e entendeu-se mais sobre o funcionamento do modem,
do CLP, do Atos OPC Server e do Gits Server.
Conclui-se que a execução do projeto trouxe novos conhecimentos que não
seriam adquiridos na elaboração deste, e que os problemas detalhados e muitos
outros não descritos neste capítulo, contribuíram de maneira significativa para que
este projeto seja instalado em outras elevatórias com uma eficiência muito maior
que neste protótipo.
71
Capítulo 6 Estudo qualitativo do projeto
Neste capítulo é realizada uma análise do projeto quanto à disponibilidade,
custo, melhorias adquiridas e possibilidade de utilização deste projeto em outras
situações.
6.1 Disponibilidade A disponibilidade do sistema do dia 13 ao dia 23 de julho de 2007 (dez dias)
se mostrou perfeita para esta aplicação, sendo que a disponibilidade dos dados foi
superior a 95 % ao dia, destacando que o projeto esta instalado a dez dias. A
menor disponibilidade foi de 96,88% ao dia, porém tal disponibilidade ao dia é
muito superior ao mínimo requerido para a viabilidade desta aplicação.
O maior tempo de indisponibilidade registrado foi de 31 minutos referente ao
dia em que obteve-se 96,88% de disponibilidade. Praticamente todas as perdas de
comunicação são inferiores a um minuto, houve 6 perdas com tempo superior a 1
minuto, porém menor que 5 minutos, acontece em media cerca de 5 reconexões
por dia.
Na figura 62 é mostrado: O gráfico de disponibilidade do dia 22/07/2007, o
número conexões por dia, o tempo de duração da conexão, e a quantidade de
bytes transmitidos:
Figura 62: Disponibilidade da comunicação
72
Nesta figura pode-se reparar que a indisponibilidade do sistema neste dia foi
de apenas 57 segundos, vindo a perder a conexão novamente apenas as dez
horas e sete minutos do dia seguinte.
Todos os dados e o gráfico mostrado na figura 106 podem ser coletados no
servidor Gits, que é disponibilizado para o uso dos clientes, pela empresa Atos.
Este servidor não precisa necessariamente estar localizado na empresa
fornecedora do equipamento, podendo ser comprado e instalado na própria
empresa.
Na figura 63 temos o gráfico mostrando a quantidade de bytes transferidos
por dia a média da disponibilidade da transmissão e as conexões realizadas no
período .
Figura 63: Bytes transferidos
A disponibilidade mostrada neste gráfico é de 92% devido a transmissão do
dia 13/07/2007 que foi de 86% pois foi iniciada às nove horas da manhã .
73
6.2 Melhorias
São muitas as melhorias ocorridas no sistema de coleta e tratamento de
esgoto da grande vitória. Em onze dias de funcionamento, foram evitados danos
graves ao meio ambiente em cinco ocasiões. Com a instalação do projeto em mais
elevatórias a melhoria na operação do sistema será imensa e a qualidade do
serviço prestado pela CESAN será mais eficaz.
Atualmente o controle das elevatórias de todo o estado é feito por
operadores com veículos, que tem a função de verificar o funcionamento das
elevatórias, porém muitas elevatórias não são visitadas, causando ocorrências de
graves danos ao meio ambiente e reclamações da população.
Além da melhoria na supervisão das elevatórias, o CLP instalado corrigiu
alguns problemas que existiam como a não identificação de uma bomba queimada
na lógica do revezamento de bombas com relé de tempo cíclico e a necessidade
de ligar duas bombas quando uma bomba não estiver conseguindo reduzir o nível
do poço.
6.3 Viabilidade deste projeto em situações semelhantes Neste item é comentada a viabilidade técnica de utilizar-se este projeto como
solução de supervisão em outras situações com necessidade de coletar dados de
equipamentos geograficamente dispersos.
No sistema de supervisão de locomotivas não existe cobertura da rede
wireless durante grande parte do percurso, além disso, para que o este sistema
funcione a operadora contratada deverá atuar em todos os locais onde trafegam as
locomotivas. Devido a este fato, o sistema não serve para ferrovias que cobrem
grandes áreas, só em casos onde há um sistema de trens que disponibilize
comunicação por toda linha ferroviária como por exemplo, os trens de superfície
utilizados em grandes cidades.
O sistema é satisfatório para realizar a coleta e envio de informações para
fins de relatórios de custos e fluxo de passageiros, mas não deve ser utilizado em
um sistema de controle de trens, pois o mesmo não permite pequenas perdas de
74
comunicação, nestes casos, os danos podem ser catastróficos. Numa elevatória de
esgoto uma perda de comunicação de até quinze minutos é aceitável já que as
elevatórias com maior vazão demoram aproximadamente quinze minutos para
encher o poço e na maioria das elevatórias o tempo em a bomba fica desligada é
muito maior.
Percebe-se que este projeto poderia ser aplicado no sistema de distribuição
de água e de energia, pois de acordo com a disponibilidade média demonstrada
nos testes até agora (disponibilidade maior que 99%), o projeto satisfaz
perfeitamente as necessidades de coleta de informação e da necessidade de atuar
quando necessário nestes sistemas. Outro benefício é o baixo custo em relação ao
sistema de rádio independente, além da confiabilidade que oferece.
Hoje em dia, já existem estudos sobre a implantação deste tipo de
supervisão em muitas empresas do ramo de distribuição de energia e água devido
ao seu baixo custo , por exemplo, Escelsa e Sabesp .
Na empresa de exploração de petróleo Petrobrás existem aplicações com
este tipo de supervisão, utilizando o mesmo modem e módulo celular que foi
utilizado neste projeto, porém o CLP e o software supervisório são outros, outra
diferença é que no caso da Petrobrás é utilizado um servidor Gits próprio em uma
VPN .
6.4 Custos do projeto
Além da qualidade, outro fator importante foi o custo do projeto. Na tabela 03
temos o orçamento realizado no dia 26/07/2007 da instalação do projeto por
elevatória:
Tabela 03: Custo por elevatória
Com os equipamentos da tabela 15 é possível supervisionar todas as tags
Qtd. Equipamento Custo (Total)1 Modem 2490.31(Atos) 768,741 CLP 2200.39R (Atos) 565,211 Fonte 501 Filtro de linha 121 Antena 70,25
Total 1466,2
75
através do Atos OPC e obter relatórios de tempo de conexão e bytes transmitidos
pelo Gits Server. Porém a utilização de um software supervisório é importante
pois a utilização do mesmo facilita a supervisão e o controle dos dados coletados,
além de gerar histórico de alarmes, gráficos de tendências e evitar o acesso a
configuração do OPC Server. Devido ao sucesso do projeto a CESAN já adquiriu
mais 15 conjuntos de equipamentos descritos na tabela 15 para serem instalados,
caso seja comprado o software de supervisão Elipse View MMI 75 teriámos um
custo por elevatória de acordo com a tabela 04 :
Tabela 04: Custo para 15 elevatórias com Software Supervisório Comparando o custo da instalação deste projeto com um supervisório que
utiliza comunicação a rádio, veremos que o custo do sistema à rádio é muito mais
elevado . Na tabela 05 é realizada uma comparação do orçamento para instalação
de ambos :
Tabela 05: Comparação de custos A tabela 05 demonstra que o projeto teve um custo muito menor que o
Equipamento Sistema de Rádio CDMARadio + Antena 5610 N/A
Cabos 30 5Conectores 40 2,8
N/A
N/A 838,99
PLC 565,21 565,21Operadora N/A 29,9(ao mês)
Total 6245,21 1441,4
Sistema de Proteção Contra
Descarga Atmosférica
(Pará-Raio, Malha de Terra, etc)
Varia de acordo com a elevatória (custo
elevado)
Modem CDMA + Antena
Qtd. Equipamento Custo (unidade) Custo (total)1 Modem 2490.31(Atos) 768,74 11531,11 CLP 2200.39R (Atos) 565,21 8478,151 Fonte 50 7501 Filtro de linha 12 1801 Antena 70,25 1053,751 Software Elipse view MMI 75 137,33 2060
Total 1603,53 24053
76
sistema de rádio convencional.
6.5 Conclusão
Neste capítulo é feita uma analise do projeto, mostrando que a inovação
tecnológica implementada no serviço de coleta e tratamento de esgoto, melhorou a
qualidade do serviço prestado pela CESAN, e obteve redução de gastos de
operação e danos ambientais.
Sendo assim de acordo com as comparações realizadas, este projeto se
mostrou mais vantajoso em relação aos outros sistemas de supervisão,
relacionados neste capítulo.
Conclusão O projeto é viável, pois cumpriu todos os requisitos necessários para a
solução do problema .
Além de solucionar o problema o projeto é de baixo custo se comparado ao
sistema com comunicação a rádio, e também devemos destacar que a
disponibilidade de transmissão é perfeita para supervisão de elevatórias de
esgoto, já que a disponibilidade foi de quase 100% .
Em relação ao aprendizado, este projeto contribuiu bastante para minha
formação acrescentando experiência, principalmente em programação de CLP's,
na área de comunicação de dados, softwares supervisórios, parametrização de
soft-starters, diagramas elétricos e bombas submersíveis e comunicação wireless.
Esta monografia também mostra todos os passos executados para
implantação do projeto, detalhando toda programação do CLP , do soft-starter, do
modem, do Atos OPC Server, e do software Elipse. 1
Anexo A
Programação SSW-04
O SSW-04 possui 51 parâmetros. A tabela 6, 7 e 8 abaixo mostram todos os
parâmetros:
Tabela 6: 1° Lista de parâmetros do SSW-04
77
Tabela 7: 2° Lista de parâmetros do SSW-04 Tabela 7: 2° Lista de parâmetros do SSW-04
78 78
Tabela 8: 3° Lista de parâmetros do SSW-04
79
Neste projeto não é necessário que sejam parametrizados todos os parâmetros. A
seguir será detalhado os parâmetros necessários para que o SSW-04 funcione de acordo com
o projeto:
• P00 – Parâmetro de acesso:
Libera o acesso para alteração dos parâmetros.
Tabela 9: Parâmetro 00
• P01- Tensão inicial (% VN)
Ajusta o valor inicial de tensão (% UN) que será aplicado ao motor conforme
figura 64. Este parâmetro deve ser ajustado para o mínimo valor que inicie a girar o
motor.
Figura 64: Tensão inicial
• P02-Tempo da rampa de aceleração
Define o tempo da rampa de incremento de tensão, conforme mostrado nas
figuras 65 e 66 abaixo, desde que o soft-starter não entre em limitação de corrente
(P11). Quando em limitação de corrente o parâmetro P02, atua como proteção
contra rotor bloqueado.
80
Figura 65: Rampa de aceleração
Figura 66: Tempo de rampa
• P11 – Limitação de corrente (%IN da chave )
Ajusta o valor máximo de corrente que será fornecido ao motor (carga)
durante a aceleração. A limitação de corrente é utilizada para cargas com alto ou
constante torque de partida. A limitação de corrente deve ser ajustada para um
nível que se observe a aceleração do motor, caso contrário o motor não irá dar
partida.
A proteção térmica dos tiristores, inclusive durante a limitação de corrente é
feita através de sensores da própria chave.
Figura 67: Limitação de corrente
Exemplo de cálculo para ajuste da limitação de corrente:
81
Limitar a corrente em 2,5x do motor:
52A =130A
IN da chave = 60A
IN do motor = 52A
Corrente limite=250% da do motor => 2,5x
130 (A) = 130 = 2,17 x IN da chave
IN da chave 60
função (P11) não atua se o pulso de tensão na partida (P41) estiver
abilitado.
• P12- Sobrecorrente imediata (%IN da chave)
ra 69 . Esta função tem atuação apenas em tensão
plena, após a partida do motor.
Figura 69: Gráfico de sobrecorrente imediata
P11 = 217% da IN da chave = 2,5 X IN do motor.
Esta
h
Ajusta o nível de sobrecorrente instantânea que o motor ou a soft-starter
permite, durante um tempo pré-ajustado em P13, após o qual a chave desliga ,
indicando E06, mostrado na figu
Figura 68: Sobrecorrente imediata
82
Exemplo de cálculo para ajuste da sobrecorrente imediata:
Valor máximo de corrente igual a 1,4x do motor
IN da chave =60A
IN do motor =52A
1,4x 52A =72,8A
72,8A = 72,8A = 1,21 x IN chave 60 A
IN chave 60ª
P12 =121% da IN da chave =140% da do motor
• P13 - Tempo de Sobrecorrente imediata
Através deste parâmetro é que se determina o tempo máximo que a carga
pode operar com sobrecorrente, conforme ajustado em P12.
Figura 70: Tempo de sobrecorrente imediata
• P14 - Subcorrente imediata (%IN da chave)
Ajusta o nível de subcorrente mínimo que o motor mais a carga pode operar
sem problemas. Esta proteção atua quando a corrente da carga (figura 69) cai a
um valor inferior ao ajustado em P14 ; e por um tempo igual ou superior ao
ajustado em P15, indicando erro E05. Esta função tem atuação apenas em Tensão
Plena, após a partida do motor.
Figura 71: Subcorrente imediata
Exemplo de cálculo para ajuste de subcorrente imediata
83
Valor mínimo de corrente igual a 70% do motor.
IN da chave = 60A
IN do motor = 52A
70% de 52A= 0,7 x 52A = 36,4A
36,4 A/ IN da chave= 36,4 A/60A = 0,61 x IN Chave 60A
P14 = 61% da IN chave = 70% da IN do motor
• P15 – Tempo de subcorrente imediata
Através deste parâmetro é determinado o tempo máximo que a carga pode
operar com subcorrente, conforme ajustado em P14. A aplicação típica desta
função é em sistemas de bombeamento, que se beneficiam com esta proteção no
caso de trabalharem a seco.
Figura 72: Tempo de subcorrente imediata
• P21 - Ajuste da corrente do motor (% IN da chave)
Ajusta o valor da corrente do motor percentualmente em relação a nominal
da chave.
Supervisiona as condições de sobrecarga conforme a curva da classe
térmica selecionada em P25, protegendo o motor termicamente contra
sobrecargas aplicadas ao seu eixo.
Ao exceder o tempo de sobrecarga definido pela Classe de Proteção
térmica, o motor é desabilitado e será indicado no display da HMI-3P erro E04.
Como ajustar P21:
IN da chave = 60A
IN do motor = 52A
84
52A= 0,867
60A
P21 = 86,7%
O erro de sobrecarga do motor, erro E04, mesmo que a CPU seja resetada,
e o valor de sobrecarga é mantido na memória e quando a CPU é desligada o
último valor é memorizado. O valor só é decrementado com a chave ligada e o
motor com carga está abaixo da nominal ou desligado.
• P23 – Tensão Nominal da Chave (V)
Sua função é para indicação das potências fornecidas à carga.
Figura 73: Tensão nominal entre partidas
• P36 – Intervalo de tempo entre partidas
Esta proteção atua limitando o intervalo mínimo de tempo entre partidas
Figura 74: Intervalo entre partidas
• P47 – Tempo para auto-reset
85
Quando ocorre um erro, exceto E01, E02 e E07 ou E2x, o soft-starter poderá
provocar um reset automaticamente, após transcorrido o tempo programado em
P47.
Caso o erro voltar a ocorrer por três vezes consecutivas, a função de auto-
reset será inibida. Portanto, se um erro ocorrer quatro vezes consecutivas, este
permanecerá indicado (e o soft-starter bloqueado) permanentemente. Um erro é
considerado reincidente, se este voltar a ocorrer até 60 segundos após o último
erro ter ocorrido.
Figura 75: Tempo para auto-reset
Os outros parâmetros podem permanecer como padrão de fábrica.
86
87
Anexo B O Micro-Controlador Programável
Para a implantação do projeto é necessário um micro-controlador programável
com no mínimo 7 entradas digitais e 3 saídas digitais. É desejável que as entradas
sejam de 100 a 240 Vca a uma freqüência de 60 Hz. É necessário também que o
micro-controlador tenha uma porta de comunicação serial , para comunicar-se com o
modem.
O micro-controlador programável utilizado no projeto foi o modelo 2200.39R da
série TICO, da empresa Atos. Este modelo foi escolhido por cumprir todos os
requisitos necessários.
B-1 Características Gerais
As características gerais do micro-controlador 2200.39R da série TICO são:
-Tensão de alimentação nominal: 90 à 253 Vca , 50/60 Hz
-Falta momentânea de energia permissível: máximo 50 ms
-Temperatura de Armazenagem: -20 a +70 °C
-Temperatura de Operação: 0 a +55 °C
-Umidade: 0 a 95% (sem condensação)
-Vibração: 5 a 50 Hz / 0,625 G (0,1 mm pico a pico)
-Imunidade a ruído: Conforme Nema Standard ICS2-230
-Imunidade à descarga eletrostática: Conforme IEC 801-2
-Indicadores LED: entradas (verde) e saídas (vermelho)
-Método de Programação: Diagrama de relés (LADDER)
-Proteção contra queda de energia: 30 dias p/ memória RAM através de
capacitor GOLD e 10 anos com bateria de Lítio.
-Interface de Comunicação: Padrão RS232
88
B-2 Características de Programação e Hardware
Na tabela 10 abaixo estão as características de programação do micro-
controlador:
Tabela 10: Características de programação do micro-controlador
Os dados de hardware são os seguintes:
• As entradas recebem de 90 à 253 Vca com freqüência de 50/60 Hz, e existem
8 saídas a relés;
• A memória usuário é de 32K RAM;
• Possui um relógio calendário;
• Possui uma porta RS232 para comunicação serial.
B-3 Especificações Elétricas
As especificações das entradas digitais são mostradas na tabela 11 abaixo:
Tabela 11: Especificações das entradas digitais
89
A tabela 12 contém as características das saídas digitais:
Tabela 12: Características das saídas digitais
A figura 76 mostra o esquemático da ligação de entrada e saída do CLP :
Figura 76: Entradas e saídas do CLP
90
B-4 Memória do micro-controlador 2200.39R da série TICO
Os valores na memória do Controlador Programável seguem uma estrutura de
dados de 4 dígitos (caso BCD com valores de 0000 a 9999 ou caso BIN de 0000 a
FFFFh), onde a parte mais significativa ocupa um endereço par e a parte menos
significativa ocupa o endereço ímpar seguinte.
Alguns registros são de uso geral, enquanto outros possuem atribuições
especiais.
B-4.1 Mapeamento da Memória A memória do micro-processador é definida de acordo com a tabela 13:
Tabela 13: Mapeamento da memória
91
B-4.2 Estados internos No quadro abaixo temos a descrição dos estados internos da memória;
Tabela 14: Estados internos da memória (1)
Tabela 15: Estados internos da memória (2) OBSERVAÇÕES: (1) estados escritos como saída no software de usuário, para uso no software básico. (2) estados de leitura apenas pelo software usuário. (3) ativado quando há um overflow na soma ou não há empréstimo na subtração.
92
(4) quando não existe habilita ativo, os estados são os da última comparação com habilita ativo. (5) estados internos que não podem ser forçados pelo WinSUP .
B-4.3 Registros especiais
A tabela 16 abaixo, mostra o mapeamento dos registros especiais.
Tabela 16: Mapeamento dos registros especiais
B-4.4 Temporizadores e Contadores
A série TICO possibilita simular temporizadores com retardo na energização e
contadores, através das instruções TMR (temporizador) e CNT (contador).O estado
interno relacionado ao temporizador passa de desacionado (OFF) para acionado (ON)
quando o efetivo atingir o preset de tempo programado. Também para o contador os
estados internos são acionados quando o efetivo da contagem atingir o preset.
Os temporizadores possuem base de tempo de 0,01 segundos, tendo assim o
tempo máximo de 99,99 segundos cada.
Estão disponíveis ao usuário 32 temporizadores ou contadores.
A tabela referência cruzada dos estados internos, presets e efetivos dos
temporizadores/contadores:
93
Tabela 17: Referência cruzada dos estados internos B-5 Envio de dados para um dispositivo externo
Para enviar informações para um dispositivo externo deve-se habilitar o modo
print. Os estados internos relacionados são:
0FB - Habilita modo print
0BD - Permanecer desligado
0FC - Estado interno que indica canal serial ocupado ou seja durante a
transmissão dos dados ele ficará ligado. Este estado auxilia o usuário a sincronizar o
envio de várias mensagens.
Ao habilitar o modo print (EI 0FB ligado), o usuário deverá ativar a instrução
"print" através de um “monoa” para enviar os dados através do canal serial.
O estado 0FB deve ficar ativo durante todo o tempo de transmissão dos dados.
Ao ativar o estado 0FB, o controlador não poderá mais receber programação
através do software de programação, pois seu canal serial fica reservado para o envio
de dados .
A taxa de transmissão para o modo print é definida pelo usuário no menu de
configuração de hardware.
A programação da taxa de comunicação dos canais seriais do CLP é feita na
94
guia Geral da janela configurações de Hardware, nos campos mostrados na figura 77:
Figura 77: Guia geral
No micro-controlador utilizado no projeto só existe comunicação modbus .
B-5.1 Comunicação Serial
Para enviar-se um programa em ladder, de um computador para o micro-
controlador é necessário a construção de um cabo de comunicação com no máximo
15 metros de comprimento de acordo com as figuras 78 e 79 a seguir:
Figura 78: Cabo de ligação em RS232 (PC < >TICO)
95
Figura 79: Conexão do cabo de ligação B-5.2 Jumper de segurança
Existem 2 situações que devem-se utilizar o jumper de segurança para
desabilitar o canal serial do controlador .
1º Caso Quando o programa instalado no micro-controlador contempla uma
comunicação com um dispositivo externo (modo print), o estado interno 00FB estará
ligado, e não será possível comunicar-se com o micro-controlador. Para realizar uma
alteração no programa ou fazer um upload ou download do computador para a CPU
ou da mesma para computador, deve-se colocar o equipamento no modo de
segurança.
2º Caso Quando o micro-controlador estiver sendo utilizado como mestre de uma rede.
Isto ocorre quando o estado interno 03D0 está ligado.
Esta operação é feita mudando-se um jumper interno ao equipamento e em
seguida energizando-o novamente. Nesta situação o LED de status irá piscar
pausadamente indicando o status do controlador, e o canal serial assumirá o modo
escravo com a taxa e estação previamente programada.
96
As figuras 80 e 81 a seguir mostram como colocar o TICO em modo de
segurança.
Figura 80: Abrindo o CLP (TICO)
Para ter acesso ao jumper retira-se a frente do equipamento, pressionando as
abas indicadas na figura 80.
Posicionando o controlador como mostrado abaixo, localize o jumper ST1. Ele
encontra-se na região indicada na figura 81 abaixo:
97
Figura 81: Localização do jumper de segurança
A posição padrão do jumper ST1 é em modo RUN. O modo de segurança é
inicializado passando-se o jumper para modo DBG.
Se o controlador estiver dentro de uma malha morta ou com alguns dos estados
internos de controle de comunicação ativados, ao passar o jumper ST1 para modo
DBG, seu programa atual pára de ser executado e o controlador entra em modo
stand-by, liberando o canal serial para comunicação com o WinSUP e sistemas
supervisórios.
98
Anexo C Programação do micro-controlador
O aplicativo utilizado para editar os programas para os micro-controladores
da empresa Atos é o WinSUP.
Para estar verificando à lógica dos programas, o WinSUP possui um
supervisório capaz de verificar os programas editados antes de instalar o
equipamento em campo, assim evitando possíveis falhas.
C-1 Instruções
O WinSUP edita apenas programas em lógica LADDER. Este aplicativo
possui também diversas instruções de movimento, comparação, temporização,
operações lógicas, aritméticas, entre outras.
As instruções utillizadas no projeto serão detalhadas a seguir:
C-1.1 Instruções básicas
As instruções básicas utilizadas no projeto são:
-| |- Contato normalmente aberto
-| / |- Contato normalmente fechado
-( OUT )- Coloca o resultado de uma operação lógica em um estado interno
especificado pelo operando. Este estado interno pode ser uma saída, um estado
interno auxiliar ou um estado interno auxiliar com retenção. A figura 82 mostra um
exemplo de programação utilizando instruções básicas:
Figura 82: Exemplo de programação com instruções básicas
Enquanto o EI 100 estiver ligado, o EI 180 estará ligado.
99
SET-RESET - Permite executar um estado interno com retenção (LATCH). É
composta por duas entradas:
• (S)ET - Se a entrada é acionada, mesmo durante um único período de
varredura, o estado interno especificado pelo operando é acionado;
• (R)ESET - Se a entrada é acionada, mesmo durante um único período de
varredura o estado interno especificado pelo operando é desacionado. Se ambas
as entradas são acionadas a entrada RESET tem prioridade.
Figura 83: Exemplo de programação com o bloco SETR
EI 100 ligado por um pulso ou constantemente ligado = EI 180 é ligado;
desligando o EI 100, o EI 180 se manterá ligado (efeito memória ou
LATCH).Ligando o EI 101 o EI 180 é desligado e permanecerá desligado até que
exista novo pulso ligado no EI 100 que só ligará o EI 180 desde que o EI 101 seja
desligado (sempre prevalece a entrada R).
- (MONOD)- Monoestável no desacionamento. Realiza o acionamento de um
estado interno especificado por uma única varredura quando as condições lógicas
de entrada passam do estado ativado (ON) para desativado (OFF). Quando a
condição lógica de entrada está ativada (ON) o estado interno especificado
permanece desativado.
Figura 84: Exemplo de programação com a instrução MONOD
100
Figura 85: Gráfico da instrução MONOD
No exemplo apresentado, a saída 180 será acionada pelo tempo de uma
varredura toda vez que a entrada 100 passar do estado ON para estado OFF.
Temporizador (TMR) - Simula um temporizador com retardo na
energização. É composto por 2 entradas:
(H)ABILITA - permite a contagem do temporizador, quando a condição lógica
da entrada é ativada. Caso contrário a contagem é zerada.
(S)TART/STOP - Quando ativada permite a contagem e quando desativada
pára a contagem (sem zerar).
Figura 86 : Exemplo de programação com temporizador
Inicialmente deve-se ativar o preset deste temporizador no endereço
(400/401). Este endereço é devido ao estado interno utilizado – 000
Estando a entrada 100 acionada, quando a entrada 101 for acionada a
contagem de tempo é iniciada, e neste caso alocada, ou atualizada no endereço
(440/441) efetivo. E com a entrada 100 desacionada o valor da contagem é
zerado. Se a entrada 101 for desacionada a temporização pára e não zera
continuando assim que a entrada 101 ser acionada novamente.
Neste exemplo, quando o valor da contagem de tempo (end. 440/441) se
101
igualar ao valor de preset (end.400/401) o estado interno 000 será acionado e
conseqüentemente a saída 180 também.
Contador (CNT) - Simula um contador. É composta por duas entradas:
• (H)ABILITA - Permite que ocorra a contagem, quando a condição lógica da
entrada é ativada. Caso contrário a contagem é zerada.
• (S)TART/STOP - Na Transição de OFF para ON incrementa a contagem.
Para isto a entrada HABILITA deve estar ativada .
Figura 87: Exemplo de programação com um contador
Inicialmente deve-se ativar o preset deste contador no endereço (400/401).
Este endereço é devido ao estado interno utilizado (000), consultar mapeamento
dos temporizadores/contadores.
Este valor de preset pode ser colocado na memória do CLP de várias
formas, por exemplo, através de um campo de edição em uma IHM ou através de
uma instrução que escreva dados na memória. Estando a entrada 100 acionada, a
cada acionamento da entrada 101 o conteúdo do endereço (440/441) efetivo é
incrementado de uma unidade. E com a entrada 100 desacionada o valor da
contagem é zerado.
Neste exemplo, quando o valor da contagem (end.440/441) se igualar ao
valor de preset (end.400/401) o EI 000 será acionado e conseqüentemente a saída
180 também.
C-1.2 Instrução de comparação
102
A instrução de comparação utilizada no projeto é a instrução CMP detalhada
a seguir:
Comparador(CMP)- Comparação entre conteúdos de registros. Esta
instrução executa a comparação dos 16 bits de um registro de palavras indicado
por OP1 com outro registro indicado por OP2. É uma instrução de entrada única:
• (H)ABILITA – quando acionada permite que a comparação seja executada
e após sua execução os flags de comparação estarão na seguinte condição:
se (OP1) > (OP2) = LIGA 0F8
se (OP1) = (OP2) = LIGA 0F9
se (OP1) < (OP2) = LIGA 0FA
Onde: (OP1) e (OP2) indicam o conteúdo dos registros OP1 e OP2 definidos
na instrução.
O conteúdo dos registros não é alterado por uma instrução de comparação.
Figura 88: Exemplo de programação com um comparador
Os estados internos 0F8, 0F9 e 0FA são flags de comparação, portanto cada
vez que se habilitar as diversas instruções CMP em um programa, esses flags
serão alterados. .
Se no exemplo acima o estado interno 200 é derivado de uma operação
MONOD, quando na varredura a instrução CMP não é executada, ocorre um salto
no programa de modo a não atualizar os estados internos ativados pelos flags 0F8,
0F9 e 0FA.
Se o estado interno 200 for ativado e o conteúdo dos registros 600 e 800
forem, por exemplo, 1000d e 0999d respectivamente, após a execução da
103
instrução somente EI 0F8 estará ligado. Para 600 = 0999d e 800=0999d somente o
EI 0F9 estará ligado.
Finalmente, para 600=0999d e 800=1000d somente o EI 0FA estará ligado.
C-1.3 Instruções de movimentação
A única instrução de movimentação utilizada no projeto é a MOVK.
MOVK - Carregamento de constante em um registro. Esta instrução executa
a colocação de um valor de 16 bits em um registro de palavras indicado por OP1.
A instrução tem uma única entrada (Habilita).
Figura 89: Exemplo de programação com MOVK No exemplo acima, se o estado 200, derivado da operação MONOA estiver
acionado, o valor 1234 é colocado no registro 600 (posições 600 e 601 da
memória).
C-1.4 Instruções especiais
(CALL)- Controla o desvio de execução de um programa de usuário, com
retorno para a instrução seguinte ao CALL. Caso a entrada esteja acionada a
operação chamada de sub-rotina é executada, caso contrário a seqüência de
programa será a próxima linha do diagrama de relés. As chamadas podem ser
encadeadas em até 4 chamadas.
Figura 90 : Exemplo de programação com a instrução CALL
104
UPDD - Aumenta ou diminui de uma unidade o conteúdo de um registro. A
contagem se dá em BCD. É composta das seguintes entradas:
• (I)NC/DEC - se acionada produz diminuição na contagem; caso contrário
produz aumento na contagem.
• (R)ESET - se acionada o conteúdo do registro é zerado.
• (H)ABILITA - se acionada executa as funções anteriores
Figura 91: Exemplo de programação com MOVK
Se o conteúdo do registro 600 for inicialmente igual a 0000d e estando as
entradas 100 e 101 desacionadas, assim que o estado interno 200 for acionado
através de uma instrução MONOA ou MONOD o conteúdo de 600 passará a ser
igual a 0001d, portanto a cada acionamento do E.I. 200 o conteúdo de E.I. 600
será incrementado de uma unidade.
Caso a entrada 100 estiver acionada e o E.I. 200 for acionado o conteúdo de
600 será decrementado de uma unidade, deste modo se o conteúdo de 600 fosse
igual a 0000d passaria a ser igual a 9999d.
Para zerar o conteúdo de 600 é necessário acionar a entrada 101 e o E.I.
200. Em caso de não se desejar zerar o registro em nenhuma condição, a entrada
R pode ser ligada ao contato invertido da entrada H.
C-2 Envio do programa do computador para o CLP Para enviarmos o programa para o micro-controlador selecionamos na
barra de tarefas a opção comunicação e em seguida selecionamos a opção enviar
para o CLP. O procedimento é mostrado na figura 92 :
105
Figura 92: Enviar para o CLP
Em seguida seleciona-se configurar conexão no frame envio para o CLP e
define-se a porta de comunicação que está sendo utilizada, selecionamos também
baud rate automático e endereço automático para que a não haja erros, clica-se
em OK e em seguida selecionamos enviar.
Abaixo a figura 93 mostra as telas de enviar para o CLP e de configura
conexão :
Figura 93: Janelas de configura conexão e enviar para o CLP
Em seguida o WinSUP verifica se dados de configuração estão corretos se
106
os estados internos 0FB, 0FC e 03D0 estão desativados e se o CLP não esta em
modo run, se tudo estiver de acordo o programa é enviado para o CLP .
C-3 Recebimento do programa do CLP em um computador
Semelhante ao envio mas após selecionarmos o item comunicação na barra
de tarefas selecionamos receber do CLP em seguida fazemos a configuração de
maneira análoga ao envio .
A figura 94 abaixo demonstra como é feito o recebimento do programa:
Figura 94: Receber do CLP C-4 Supervisório do WinSUP
O aplicativo WinSUP possui um supervisório onde podemos verificar se o
programa editado não terá falhas quando o micro-controlador estiver instalado no
local . Para se utilizar este supervisório seleciona-se na barra de tarefas o item
comunicação em seguida seleciona-se iniciar supervisão, assim o WinSUP irá
verificar se o CLP está em modo run ou stand-by.
107
Anexo D Rotinas do CLP
O programa de controle da elevatória é composto por uma rotina principal e
onze subrotinas. É preciso estudar os estados internos e as instruções fornecidas
no capítulo B, para que se compreenda o programa de controle da elevatória.
O programa de controle da elevatória pode ser visto no anexo A mostrado
no anexo. A rotina principal define a ordem que as subrotinas são chamadas
quando a entrada 105 (automático) está demonstrada na figura 95 a seguir :
Figura 95: Rotina principal
As subrotinas E0, E1, E2, E3 e E4 tem a função de controlar o envio de
dados, fazendo com que só sejam enviados dados quando houver transição.
Na subrotina E0 , ao haver transição é movido a constante 50 para a
memória interna 0FCE e permanece com este valor durante um minuto, o servidor
OPC verifica a condição da memória interna 0FCE e quando está memória for
maior que 10, o OPC irá verificar a condição da memória desta memória.
O funcionamento das subrotinas E1, E2, E3 e E4 é análogo ao
funcionamento da subrotina E0, porém utiliza endereços diferentes para os
temporizadores, memórias, comparadores e blocos de movimentação . A figura 96
abaixo demonstra a subrotina E0 :
108
Figura 96: Subrotina E0
A subrotina CONFIG tem a função de mover para as memórias internas
utilizadas no programa as constantes que servem como parâmetros de tempo e
condição, e também habilita a memória 00BE que quando ativada habilita a
comunicação modbus do CLP.
A subrotina CONFIG é demonstrada nas figuras 97,98,99 e 100 a seguir:
Figura 97: Subrotina CONFIG (1)
109
Figura 98: Subrotina CONFIG (2)
Figura 99: Subrotina CONFIG (3)
110
Figura 100: Subrotina CONFIG (4)
A subrotina ARRANJO possui toda a lógica de controle do painel da
elevatória. Quando o CLP receber sinal de tensão na entrada 106 (nível alto), ou
na entrada 107 (extravazão) e o valor armazenado no preset (memória 40E), do
contator 008 for diferente do valor atual armazenado na memória 44E a memória
213 é ativada.
A função do contador é multiplicar o tempo máximo que o temporizador
pode contar, para que se utilize um tempo mais longo que o máximo do
temporizador.
O temporizador inicia a contagem quando há nível alto de esgoto, quando o
valor do efetivo do temporizador 007 se igualar ao seu preset configurado na
subrotina CONFIG, é acrescido uma unidade no efetivo do contador 008 e em
seguida é iniciada a contagem do temporizador novamente, quando chega ao valor
do preset novamente, é acrescido novamente 1 unidade no contador 008 e quando
o valor do efetivo do contador é igual ao seu preset é acionada a memória 008 e é
zerado o contador, iniciando um novo ciclo.
A memória 215 define qual bomba entra em funcionamento quando o relé de
nível é ativado, quando temos um pulso na memória 213 é invertido o estado da
memória 215, invertendo a bomba imediatamente.
A condição para que as bombas funcionem são nível alto (106) ou
extravazão (107), estar selecionada para funcionamento (215), e não estar em
falha que corresponde as entradas 102 e 103 do CLP .
111
A figura 101 demonstra a subrotina ARRANJO no programa WINSUP:
Figura 101: Subrotina Arranjo
A subrotina LIGB1 define um tempo para a partida da bomba 1 e define um
tempo para que uma bomba desligue e a outra ligue no mesmo momento ou as
duas desliguem juntas.
A subrotina LIGB1 está demonstrada na figura 102 abaixo:
Figura 102: Subrotina LIGB1
A subrotina LIGB2 tem uma temporização para evitar que uma bomba ligue
enquanto a outra está desligando ou ligando, e liga a bomba 2.
112
A subrotina LIGB2 está demonstrada na figura 103 abaixo ;
Figura 103 : Subrotina LIGB2
A subrotina RESET irá ativar a saída física 180 do CLP, durante 5 segundos.
Esta saída aciona o reset do soft-starter.
A figura 104 mostra a lógica da subrotina RESET:
Figura 104: Subrotina RESET
A subrotina S7-OFF tem a função de prevenir uma eventual falha, do modulo
2490-31 que faz a comunicação do CLP com o modem Motorolla C18. A perda de
comunicação sem retorno devido a este equipamento ocorreu várias vezes, na
implantação do projeto e somente foi sanada com a implantação desta subrotina.
Esta subrotina verifica através de memórias internas se a comunicação está
ocorrendo, caso não haja comunicação durante 30 minutos ela desliga e religa o
modulo 2490-31 através da saída física 187 do CLP.
As figuras 105 e 106 abaixo mostram a subrotina S7-OFF ;
113
Figura 105: Subrotina S7-OFF (1)
Figura 106: Subrotina S7-OFF (2)
114
Referencias Bibliográficas [1] – Manual Modem Celular GSM/GPRS GTD700 –Revisão 1.00 – Maio/2006 [2] – Tutorial Elipse Scada – Versão 2.29 – 20/10/2006 [3] – Manual do usuário Elipse Scada – Versão 2.29 – 30/01/2007 [4] – Manual do Atos OPC Server – Revisão 1.00 – Novembro/2002 [5] – Conjunto de Instruções DWARE – Revisão 1.9 – Setembro/2006 [6] – Manual do Micro-Controlador Programável TICO – Revisão 1.10 – Maio/2004 [7] – Manual do usuário Soft-Starter SSW-04 [8] – Controlador Programável – MPC 4004 (Winsup 2) – Revisão 2.2 – Maio 2006 [9] – http://www.opcfoundation.org/ - 27/07/2007- 19 h 00 min [10] – http://www.cesan.com.br/ - 26/07/07 – 14 h 00 min