Automação de Processos Industriais

Automação de Processos Industriais

(Parte 3 de 4)

PROFIBUS é projetada especialmente para comunicação entre sistemas de controle de automação e I/O distribuído em nível de dispositivo.

PROFIBUS-PA (Process Automation)

Projetado especialmente para automação de processo (instrumentação). Permite que transmissores e atuadores sejam ligados em uma linha comum de rede regular em áreas intrinsecamente seguras. O PROFIBUS-PA permite comunicação de da-

Figura 1- A rede Profibus-DP é a mais utilizada atualmente

Módulo 3 – Automação de Processos Industriais dos e alimentação sobre a rede usando tecnologia de 2 fios de acordo com a Norma Internacional IEC 1158-2.

Redes DeviceNET

A DeviceNET, de origem norte-americana, é um protocolo de comunicação para ligar dispositivos industriais como fins de curso, sensores fotoelétricos, manifolds, partidas de motor, sensores de processo, leitores de código de barra, drivers de freqüência variável e interface de operador a uma única rede.

O DeviceNET é baseado num protocolo de comunicação chamado CAN. O

CAN foi originalmente desenvolvido pela Bosch para o mercado de automóvel europeu para substituir os caros chicotes de cabo por um cabo em rede de baixo custo interligando componentes inteligentes como o computador de bordo, freios ABS, alarmes etc.

Figura 12- Estrutura típica baseada em rede PROFIBUS

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Redes Ethernet

O padrão Ethernet é um dos mais populares e difundidos nas redes corporati- vas (escritórios) instaladas e certamente é o mais empregado em novos projetos. Sua popularidade deve-se a difusão em larga escala dos micro-computadores.

Ao contrário da PROFIBUS e DeviceNET, a ETHERNET não é determinística e ocorrem colisões de dados na rede. Isso do ponto de vista da automação é não recomendável pois pode comprometer o desempenho do sistema que está sendo controla- do. Como o tempo não é tão crítico nas transações de informações no nível corporativo e de escritório, uma vez detectada uma colisão as mensagens são retransmitidas obe- decendo uma lógica própria da ETHERNET. Na PROFIBUS e Device-NET as colisões não ocorrem pois o controlador de acesso ao meio entrega um token (ficha) ao inte- grante da rede que está na vez de transmitir. Existe um escalonamento pré-definido que torna o sistema determinístico.

O grande interesse das empresas e dos consumidores em geral tem levado a desenvolvimentos e aprimoramentos da ETHERNET que recentemente elevou a taxa de transmissão máxima de 10 para 100Mbits/s na chamada Fast Ethernet. Mas o traba- lho não para por aí. Foi iniciado mais um grupo de trabalho com a denominação IEEE 802.3z e IEEE 802.3ab cujo objetivo é apresentar as especificações de mais um tipo de rede ETHERNET sinalizando em 1000Mbits/s, chamada de Gigabit Ethernet. O desenvolvimento do novo padrão começa a demonstrar que a era dos cabos elétricos pode estar chegando ao fim. As novas especificações já serão baseadas na tecnologia de fibra ótica.

Figura 13- Estrutura típica baseada em rede DeviceNET

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Outra grande novidade é que o problema da falta de determinismo na rede E- thernet também vem sendo tratado e soluções baseadas na utilização de equipamentos especiais, chamados SMART HUB, estão começando a se tornar realidade. Os sis- temas de automação de médio e grande porte que não sejam baseados em rede de comunicação já estão ultrapassados. Os modernos equipamentos como PCs, Drives (Soft-Starter, Inversores, Servo-drives), CCM inteligentes (CCM-03i) e CLPs já são concebidos voltados para este tipo de aplicação. A arquitetura utilizada nos projetos modernos de automação está buscando um único padrão ou um número menor de tipos de redes para interligar seus participantes. A arquitetura utilizada pela Weg em seus mais recentes projetos segue também essa tendência usando apenas dois níveis de rede.

O trabalho dos comitês normatizadores buscando a padronização dos protoco- los , o aumento do uso e barateamento da fibra ótica como meio físico bem como o aumento da velocidade de transmissão irão contribuir significativamente para o uso generalizado das redes de comunicação para automação industrial.

1.1.12 SUPERVISÃO E CONTROLE

Um sistema de controle de um máquina, conjunto de máquinas ou processo, pode configurar-se de diversas formas: individualmente, centralizado ou distribuído.

A definição e adoção da forma mais adequada, vai depender, também, de uma avaliação dos diversos aspectos envolvidos, tais como, complexidade do sistema, flexibilidade desejada, nível de redundância, integração, manutenabilidade, custo, etc. O

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Processo

Controle Supervisão

Coordenação ou gerenciamento

Comando global ou planejamento

Nível 1 Nível 2

Nível 3

Nível 4 que vale a pena destacar, é que o controlador programável, independentemente da configuração adotada, aparece como uma excelente opção, como equipamento de con- trole. Os recursos de software para funções de sequenciamento e intertravamento, controle de malha aberta e fechada, bem como, a disponibilidade de distribuição do contro- le, através das redes de comunicação e dos seus módulos especiais inteligentes, permitindo, desta forma, a implementação parcial ou total da redundância no sistema, confirmam nossa afirmação.

Os sistemas modernos de automação industrial estão sendo baseados em arquiteturas verticalmente distribuídas, conforme a figura 3.

A implementação do nível de supervisão do controle do processo, ou seja, da interface homem-processo, assume, também, papel muito importante dentro desta estrutura hierárquica de controle. Evidentemente, existem várias maneiras de implemen- tação, e a utilização de CP’s, no nível de controle, possibilita tais opções. A utilização dos tradicionais painéis sinópticos de controle, em função da ocupação em demasia, muitas vezes, do espaço disponível, bem como, pela pouca flexibilidade para possíveis alterações, tem sido preterida.

A opção que vem se apresentando como bastante atraente, sendo cada vez mais empregada, tanto no mercado internacional como brasileiro, é a utilização dos microcomputadores e seus periféricos, como interface homem-processo.

O êxito da utilização deste equipamento em conjunto com CP’s, é decorrente da sua série de vantagens proporcionadas:

- ambiente de hardware e software propício para o desenvolvimento de programas dedicados às funções de supervisão, tendo em vista, o bom suporte de software, especificamente linguagens de programação de alto nível;

- capacidade de memória e velocidade de processamento adequadas à maioria das aplicações;

Figura 14 - Arquitetura de um sistema de automação

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- modularidade e portabilidade dos programas; - facilidade de acréscimo de novas funções e de manutenção das já existentes;

- linguagem gráfica de fácil manuseio para construção de telas de sinópticos de processos, etc.;

A tendência verificada é a da utilização de microcomputadores compatíveis com o IBM-PC. A forma construtiva destes microcomputadores depende basicamente do local onde será instalado. Podendo ser um micro industrial de mesa, uma workstation com monitor e teclado incorporado, ou uma placa que pode ser conectada no próprio Rack do CP.

As principais funções implementadas pelo microcomputador são as seguintes:

- Apresentação de sinópticos do processo, com atualização dinâmica dos valores reais e teóricos das variáveis controladas;

- Apresentação de frontais de instrumentos, com informações relativas a cada malha, tais como, limites de alarme, ponto de ajuste (set-point), parâmetros de controle

(ganhos), etc.; - Registro de tendência (representação gráfica x tempo), em tempo real, das variáveis controladas;

- Registro de tendência histórica, através da armazenagem das informações anteriores, com apresentação sob solicitação ou freqüência pré-determinada;

- Registros de alarmes ( ocorrências, conhecimento e retorno ao normal), e eventos (troca de estado das malhas, alteração de set-points, limites de alarmes, etc), com indicação da data, hora e descrição do evento ou alarme; - Hard-copy das telas em impressoras;

- Manutenção de biblioteca de procedimentos padrão, para ser consultada pelo operador em caso de tomadas de decisão;

A adoção de dois microcomputadores acoplados à rede de comunicação, com subdivisão de atribuições, bem como, a possibilidade de operação backup de cada um deles, ou seja, o controle integral de um no caso de uma falha do outro, é uma prática largamente empregada.

Módulo 3 – Automação de Processos Industriais Figura 15 - Exemplo de tela utilizada em um sistema de supervisão

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ANEXOS 1.1.13 - MANUAL DO PC12 DESIGN CENTER VERSÃO 2.0

Requisitos de Sistema

O PC 12 Design Center necessita dos seguintes requisitos básicos para funcionar corretamente :

- Um computador pessoal compatível com o IBM-PC com processador Pentium 133 MHz ou superior; - Pelo menos 10 Mbytes de espaço livre de disco rígido;

- 32 Mbytes de memória RAM (64 Mbytes recomendado)

- Microsoft Windows 95 ou superior;

Nota : Feche todos os outros programas/aplicativos abertos pois o PC12 requer muita memória disponível.

Instalação

Para instalar o programa basta seguir os seguintes passos :

- Na lista de softwares ou sistemas weg, escolha : software de programação do control. TP-02 – PC-12 V2.0;

- Em seguida, clique sobre o ícone: Fazer o Download;

- Aguarde o fim do processo e instale o aplicativo, executando o arquivo de SETUP;

- Siga as orientações do instalador até a conclusão da instalação.

Nota : Caso ocorra algum problema ou falha durante a instalação do PC12, entre em contato com a WEG Equipamentos Elétricos S/A – Divisão Automação.

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Visão Geral

O PC12 Design Center permite ao usuário criar o software aplicativo para toda linha TP02 de controladores programáveis. A seguir faremos uma descrição das principais caracterís-

ticas ( telas, menus, comandos básicos, arquitetura de memória, etc) , bem como aplicaremos

alguns exercícios para fixação dos conceitos e comandos.

Tela Principal

A figura 15 mostra a tela principal do PC12 Design Center. Os detalhes referentes a cada uma das partes da interface é feita em seguida.

( 1 ) – Menu Principal ( 2 ) – Barra de Botões ( 3 ) – Tela de edição do programa ( 4 ) – Barra de Ferramentas do editor Ladder ( 5 ) – Barra de Ferramentas do editor Boolean ( 6 ) – Nome do arquivo ativo para edição ( 7 ) – Indicação do módulo básico

los de 40 e 60 pontos.

( 8 ) – Porta de comunicação serial selecionada ( 9 ) – Status de operação do TP02 (10) – Display do Relógio de Tempo Real ( Real Time Clock), disponível somente para os módu

( 6 ) Figura 16 –Tela Principal

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Opções do Menu Principal : File Menu (Menu Arquivo)

- New ( Novo ) : Para criar um novo arquivo de programa; - Open ( Abrir ) : Para abrir um arquivo de programa previamente criado;

- Load ( Carregar ) : Para carregar um outro programa no aplicativo ativo;

- Save ( Salvar ) : Para salvar o programa que está sendo editado (*);

- Save As ( Salvar Como ) : Para salvar o programa ativo com um outro nome;

- Print ( Imprimir ) : Para imprimir o aplicativo ou seus parâmetros;

- Print Preview ( Visualizar Impressão ) : Permite uma visualização antecipada do aplicativo ou seus parâmetros; - Print Setup ( Ajuste de Impressão ) : Para selecionar e configurar a impressora;

- Exit ( Sair ) : Para encerrar a edição e fechar o PC12 Design Center;

Barra de Botões (**) :

New Print Preview

Open Print

Save

(*) Quando um aplicativo é salvo são gerados os seguintes arquivos :

- nomearquivo.PLC : define o programa do usuário (aplicativo); - nomearquivo.sys1 : arquivo de dados para a memória de sistema (WSxxx);

- nomearquivo.sys2 : arquivo de dados para os marcadores especiais (SCxxx);

- nomearquivo.cnt : salva a posição (endereço) do final do programa Ladder;

- nomearquivo.reg1 : arquivo de dados para os registradores Vxxxx;

- nomearquivo.reg2 : arquivo de dados para os registradores Dxxxx;

- nomearquivo.reg3 : arquivo de dados para os registradores WCxxxx;

- nomearquivo.sym : arquivo de dados para o rótulos (symbols);

- nomearquivo.file : arquivo de dados para os registradores de texto;

- nomearquivo.cmt : arquivo de dados para os comentários do aplicativo;

Figura 17 - File Menu (Menu Arquivo)

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- nomearquivo.typ : registra o tipo de módulo básico; (**) A Barra de Botões permite um acesso mais rápido e direto ao menu desejado.

Edit Menu ( Menu Editar )

- PLC Type (Tipo de PLC) : Define o tipo de unidade básica para o qual será criado o aplicativo;

TP02 - 20/28 pontos 1,5 kwords

Capacidade de memória disponível TP02 – 40/60 pontos 4,0 kwords

- Clear Memory (Limpar Memória) : Para limpar o aplicativo e/ou ajustes do PC12 conforme as seguintes opções :

Figura 18 – Edit Menu (Menu Editar)

Figura 19 – Caixa de diálogo CLP Type (Menu Editar)

Módulo 3 – Automação de Processos Industriais þ Clear Program – Apaga todas as instruções do aplicativo; þ Clear Symbol – Apaga todos os rótulos atribuidos aos contatos e registradores; þ Clear System – Reseta todos os ajustes da System Memory (WSxxx) e marcadores especiais (SCxxx) para seus valores default; þ Clear Register/Data/Text – Limpa todos os valores dos registradores (Vxxx, Dxxx, WCxxx) e arquivos de texto (FL001~130);

-Boolean (Lista de Instruções) : Ativa o modo de edição em Booleano (lista de instruções);

Barra de Botões :

Modo de edição em Boolean

Esta função converterá o programa editado em linguagem Ladder (diagrama de contatos) para a codificação em Boolean (lista de instruções) automaticamente.

- Ladder (Diagrama de Contatos) : Ativa o modo de edição em Ladder (diagrama de contatos); Barra de Botões :

Modo de edição em Ladder

Esta função converterá o programa editado em Boolean (lista de instruções) para Ladder (diagrama de contatos) automaticamente.

- Data Memory (Memória de Dados) : Para editar valores de dados ou conteúdo de registradores Vxxx, Dxxx, WCxxx, e arquivos de texto (FL001~130);

Para que os registradores entre V001~V256 recebam o valor atribuido pela caixa de diálogo mostrada na Figura – 15, o endereço WS022 deve ser ajustado com o valor igual a 1.

Figura 20 – Caixa de diálogo Clear Memory (Menu Editar)

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Barra de Botões :

- System Memory (Memória de Sistema) : Para ajustar os parâmetros do TP02, incluindo a memória de sistema (WSxxx) e marcadores especiais (SCxxx);

Figura 21– Caixa de diálogo para edição dos registradores Figura 2– Caixa de diálogo para edição dos registradores

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Barra de Botões :

- Symbol (Rótulos) : Para atribuir rótulos aos endereços de entradas, saídas, acumuladores, sequenciadores, marcadores simples e especiais;

Barra de Botões :

Ativa a caixa de diálogo para edição de rótulos (Endereços : Xxxx, Yxxx, Dxxx, Vxxx, Sxxx, Cxxx, SCxxx )

Exemplo : Suponhamos que no diagrama elétrico haja um botão designado como SH1 (tag ou rótulo) e que no endereçamento do software tenhamos definido esta entrada como X010. Poderemos associar ao endereço X010 o rótulo/símbolo SH1, de maneira que quando lermos o aplicativo ficará fácil identificarmos o que aquele endereço representa no diagrama elétrico.

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