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UNIVERSIDADE da BEIRA INTERIOR AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Textos de apoio às aulas P ROF . S ÍLVIO J OSÉ P INTO S IMÕES MARIANO P ROF . P EDRO MIGUEL F IGUEIREDO DINIS OLIVEIRA GASPAR

Automacao Industrial MarianoSJPS

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UNIVERSIDADE da BEIRA

INTERIOR

AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Textos de apoio às aulas

PROF. SÍLVIO JOSÉ PINTO SIMÕES MARIANO

PROF. PEDRO MIGUEL FIGUEIREDO DINIS OLIVEIRA GASPAR

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ÍNDICE

Capítulo 1. Introdução .............................................................................................................. 1

1.1 Perspectiva histórica ............................................................................................................... 3

1.2 Controlo e automação .............................................................................................................. 4

1.3 Tipos de automação ................................................................................................................. 5

1.4 Sistemas automáticos .............................................................................................................. 6

Capítulo 2. Autómatos Programáveis (PLC–Programmable Logic Controllers) ............................................................................................................ 9

2.1 Introdução aos PLCs .............................................................................................................. 11

2.2 Classificação dos autómatos programáveis ................................................................. 12

2.3 Estrutura dos autómatos programáveis ....................................................................... 14

2.3.1 Unidade de Processamento Central (CPU) ....................................................... 15

2.3.2 Unidade de memória ................................................................................................. 16

2.3.3 Alimentação .................................................................................................................. 17

2.3.4 Periféricos ...................................................................................................................... 17

2.3.5 Entradas/Saídas (I/O) .............................................................................................. 18

2.3.6 Módulos de Entradas/Saídas numéricas .......................................................... 19

2.3.7 Módulos de Entradas/Saídas analógicas .......................................................... 19

2.3.8 Módulos de contagem ............................................................................................... 19

2.3.9 Controlo de movimento ........................................................................................... 20

2.3.10 Módulos de visão ...................................................................................................... 20

2.3.11 Módulos de interface com o utilizador ............................................................ 22

2.3.12 Ligação de autómatos em rede ........................................................................... 22

2.4 Programação de Autómatos ............................................................................................... 23

2.4.1 Fases de funcionamento .......................................................................................... 23

2.4.2 Tempo de ciclo ............................................................................................................. 24

2.5 Linguagem de programação dos autómatos ............................................................... 25

2.5.1 Lista de instruções ..................................................................................................... 27

2.5.2 Diagrama de contactos ............................................................................................. 28

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2.6 Grafcet .......................................................................................................................................... 30

2.7 Introdução às redes de automação .................................................................................. 33

2.7.1 Rede de Comunicação industrial ........................................................................... 33

2.7.2 Redes utilizadas em automação industrial ....................................................... 41

2.7.3 Descrição de algumas redes .................................................................................... 43

2.7.4 Redes locais .................................................................................................................... 50

2.7.4.1 Ethernet industrial .......................................................................................... 50

2.7.4.2 Análise actual sobre as redes industriais ............................................... 51

Capítulo 3. Autómato TWIDO da Sheneider Electric .............................................. 53

3.1 O autómato TWIDO ................................................................................................................ 55

3.2 Linguagens, objectos, instruções e funções .................................................................. 56

3.2.1 Linguagens ..................................................................................................................... 56

3.2.2 Objectos ........................................................................................................................... 59

3.2.3 Instruções ....................................................................................................................... 68

3.2.4 Funções ............................................................................................................................ 77

3.3 O Software TWIDO.................................................................................................................. 82

3.4 Configuração do “HARDWARE” ......................................................................................... 86

3.5 Exemplo de aplicação ............................................................................................................ 90

3.5.1 Análise da aplicação ................................................................................................... 91

3.5.2 Ligação do autómato .................................................................................................. 94

3.5.3 Criação do programa .................................................................................................. 95

3.5.4 Ligação ao autómato, transferência e execução do programa .................. 99

3.6 Formas de funcionamento em ciclo .............................................................................. 101

3.7 Arranque a quente e arranque a frio ............................................................................ 103

3.8 Eventos ..................................................................................................................................... 105

3.9 Modo de funcionamento - modo RUN e STOP .......................................................... 107

3.10 Salvaguarda do programa e de dados ....................................................................... 108

3.11 Diagnóstico pelos sinalizadores e bits do sistema ............................................... 111

3.12 Comunicações ..................................................................................................................... 115

3.12.1 As portas de comunicação .................................................................................. 115

3.12.2 Comunicação MODBUS ........................................................................................ 115

3.12.3 Comunicação ASCII ............................................................................................... 118

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3.12.4 Comunicação Ethernet ......................................................................................... 119

3.12.5 Comunicação CANopen ........................................................................................ 124

Capítulo 4. A Plataforma TSX Premium ..................................................................... 131

4.1 O Autómato TSX Premium ................................................................................................ 133

4.1.1 Generalidades ............................................................................................................. 133

4.1.2 Características ............................................................................................................ 134

4.1.3 Estrutura da memória ............................................................................................. 134

4.1.4 Diagnóstico .................................................................................................................. 135

4.1.5 Rack TSX RKY 8 ......................................................................................................... 137

4.2 Carta analógica TSX AEY 414 .......................................................................................... 138

4.3 Carta analógica TSX ASY 410 ........................................................................................... 140

4.4 Módulos discretos ................................................................................................................ 143

4.4.1 Módulo de entradas TSX DEY 16D2 .................................................................. 144

4.4.2 Módulo de saídas TSX DSY 16T2 ........................................................................ 144

4.5 Módulo de comunicação TSX ETY PORT ..................................................................... 145

4.6 Consola Magelis XBT GT1335 ......................................................................................... 146

4.6.1 Comunicação ............................................................................................................... 148

4.7 Hub ........................................................................................................................................... 148

4.8 “Software” de programação PL7 Pro ............................................................................ 149

4.8.1 Ambiente de programação .................................................................................... 150

4.8.2 Desenvolvimento de uma aplicação .................................................................. 152

4.8.3 Regulação PID ............................................................................................................ 160

4.9 - Vijeo Designer ...................................................................................................................... 162

4.9.1 Desenvolvimento de uma aplicação .................................................................. 164

Bibliografia ................................................................................................................................... 169

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Page 7: Automacao Industrial MarianoSJPS

Capítulo 1

INTRODUÇÃO

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3

1.1 Perspectiva histórica

A história da automação industrial começa com a criação das linhas de montagens de

automóveis, com Henry Ford, na década de 20. Desde então o aumento tecnológico nas

diversas áreas de automação industrial tem progredido de forma significativa,

nomeadamente nestas duas últimas décadas, o que se deve, em grande parte, ao avanço

da micro electrónica, proporcionando um aumento na qualidade e quantidade de

produção, bem como a redução de custos.

O Controlador Lógico Programável−PLC (“Programmable Logical Controller”) surgiu na

década de 60, mais propriamente em 1968 na General Motors Corporation, com o

objectivo da redução dos elevados custos associados aos inflexíveis sistemas de controlo

feitos com relés, nomeadamente o alto consumo de energia, a difícil manutenção e

modificação de comandos e as onerosas alterações na cablagem. Os primeiros critérios de

desenho para o controlador lógico programável assentavam nas premissas de (1) resistir

no ambiente industrial, (2) ser fácil de programar, (3) poder ser facilmente substituído e

permitir expansibilidade futura, (4) ser competitivo em termos económicos com os

tradicionais sistemas de relés, (5) ser construído de forma modular, (6) ter capacidade

para comunicar com um sistema central e (7) ter um funcionamento simples para ser

facilmente interpretado por funcionários com menor qualificação.

Assim, a implementação do primeiro PLC foi em 1969, este, apesar de estar em

conformidade com as premissas referidas, tinha CPU (“Central Processing Unit”) e

memória com pouca velocidade, tendo apenas funções de ligar e desligar máquinas de

processos com operações repetitivas. Em 1971, a tecnologia dos PLCs generalizou-se e

quase toda a indústria começou a utilizá-los nas suas linhas de produção. Nos anos 90

foram criados programas de computador com a tentativa de obter maior produtividade,

qualidade e competitividade. A integração entre o chão de fábrica, ambiente corporativo e

sistema organizacional de produção passam a ser tomadas decisões dentro do mais alto

grau do conceito de qualidade, baseado em dados concretos e actuais que são originados

nas mais diferentes unidades de controlo.

Page 10: Automacao Industrial MarianoSJPS

4

Os fabricantes de PLCs compreenderam a necessidade de uma interface para os sistemas

de controlo e passaram a produzir sistemas de controlo e aquisição de dados SCADA

(Supervisory Control and Data Aquisition), começando a “produzir o pacote” software

mais hardware SCADA mais PLC. Havia a necessidade de dotar os instrumentos de mais

“inteligência” e fazê-los comunicar em rede, então o velho padrão 4-20mA em

transmissão de sinais analógicos tinha que ceder lugar à transmissão digital; aproveitando

o protocolo da cablagem já existente HAR (Highway Addressable Remote Transducer),

fazia-se transmitir sinais digitais sobre sinais analógicos.

Actualmente os PLCs são sistemas de controlo muito mais evoluídos, podemos encontrá-

-los em processos de engarrafamento, empacotamento, transporte e manuseamento de

materiais, geração de energia, sistemas de controlo residencial, sistemas de segurança,

montagens automatizadas, linhas de pintura, sistemas de tratamentos de água, ou seja, na

indústria em geral.

1.2 Controlo e automação

O controlo e automação estão na área dedicada ao controlo de processos industriais, onde

se utilizam sensores, actuadores, sistemas de controlo, sistemas de supervisão e aquisição

de dados, bem como métodos com recursos da electrónica, da mecatrónica e da

informática. O controlo baseia-se na modelação matemática de sistemas diversos,

analisando o seu comportamento dinâmico, e usando a teoria de controlo para calcular os

parâmetros de um controlador que faça o sistema evoluir da forma desejada.

A automação é a tecnologia relacionada com a aplicação de sistemas mecânicos,

eléctricos e electrónicos, sendo baseada na engenharia de controlo, fazendo evoluir um

processo manual para um processo semi-automático ou totalmente automático. A

automação é plena quando uma linha de produção funciona completamente sem a

intervenção humana, agindo pelo controlo das próprias máquinas e controladores.

Em termos gerais, os objectivos a atingir com a automação podem-se enquadrar em dois

grandes níveis, a segurança e o mercado. No primeiro pretende-se a melhoria de

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5

condições de trabalho e de segurança de pessoas e bens. No segundo pretende-se

aumentar a produtividade e a competitividade global do produto e da empresa.

Deste modo, podemos apontar como principais objectivos da automação industrial a

diminuição dos custos, a maior produtividade, a maior flexibilidade, a melhor qualidade,

a maior segurança e a integração.

1.3 Tipos de automação

À evolução tecnológica, quer ao nível informático quer ao nível de componentes

industriais, têm correspondido formas cada vez mais avançadas de concepção e unidades

automáticas de produção. Deste modo, podemos distinguir os tipos de automação como

fixa, programável e flexível.

A automação fixa é caracterizada pela rigidez da configuração do equipamento, pois uma

vez projectada determinada configuração de controlo, não é mais possível a sua alteração

sem modificação no circuito físico. Este tipo de tecnologia só é justificado em produtos

de elevado volume de produção.

Na automação programável o equipamento é projectado com a capacidade de se ajustar a

alterações da sequência de fabrico quando se pretende alterar o produto final. Este

equipamento em relação ao de automação fixa é mais genérico e tem uma taxa de

produção inferior, é mais flexível e é mais adequado à produção tipo lote. Este tipo de

automação é controlado por programas onde ao fim da produção tipo lote o sistema pode

ser reprogramado. São exemplos as máquinas de comando numérico e algumas

aplicações de robôs industriais.

A automação flexível é uma extensão da automação programável. Neste caso o sistema

pode produzir várias combinações de produtos sem necessidade de os organizar em lotes

separados. Existe uma capacidade de ajustamento dos programas a diferentes produtos e

de ajustamento de elementos físicos da produção sem que se tenha que parar a produção.

A alteração do software é normalmente feita off-line num nível hierárquico superior e é

transmitida ao computador do processo via rede.

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1.4 Sistemas automáticos

De uma maneira geral, um sistema automático é constituído por duas partes, uma é a

parte operativa (ou de potência) e a outra parte de comando (ou automatismo).

A parte de comando elabora as operações necessárias para a execução do processo em

função da informação que recebe à entrada e da informação de retorno da parte

operativa. De um modo simples, poder-se-á dizer que o sistema automático é “fixo” ou

“flexível” consoante a parte de comando trabalhe, respectivamente, em hardware ou

software.

Figura 1.1 Partes constituintes de um sistema automático

A parte operativa é o sistema a automatizar através da parte de comando. Este sistema é

constituído pelo processo físico, por actuadores e sensores que estabelecem a ligação à

parte de comando. A informação é enviada por esta, via amplificadores e actuadores,

sendo o estado da parte operativa fornecido pelos sensores.

Os automatismos que constituem a parte de comando, de acordo com a sua tecnologia,

podem ser do tipo cablada ou programada.

PARTE OPERATIVA PARTE de COMANDO

Actuadores Amplificadores

Actuadores Sensores

Processamento

Diálogo

Comunicações

Outras partes de comando

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7

Figura 1.2 Diagrama de tecnologias de automação

As tecnologias cabladas são genericamente usadas em equipamentos em que ou a

complexidade do automatismo é muito baixa, ou o número de equipamentos é muito alto.

Os autómatos programáveis são usados com equipamentos cujo controlo é de

complexidade média (pequenas linhas de produção), e alta (controlo de processos

industriais), onde se exige flexibilidade e possibilidade de comunicação. Estão muitas

vezes associados a linhas de fabrico complexas com equipamentos de volume de

automação elevado.

Os minicomputadores são usados normalmente em aplicações de gestão e integração da

produção, onde é necessária maior capacidade de cálculo e existe maior volume de

informação. Ocupam o nível mais elevado na cadeia de controlo.

Uma unidade produtiva moderna pode integrar elementos de cada um dos tipos de

automação mencionados anteriormente. Podemos definir como elementos da automação

industrial, os elementos de transporte e os elementos de manipulação. Por exemplo, são

elementos de transporte os tapetes rolantes e elevadores e são elementos de manipulação

os veículos guiados (AVG) e robôs.

Podemos ainda definir os elementos de processamento, máquinas de comando numérico e

elementos de controlo, os computadores e autómatos programáveis.

TECNOLOGIA DOS AUTOMATISMOS

Pneumática

Electrónica

(Estática)

Tecnologia Programada

Minicomputa-

dores

Autómatos

Programáveis

Microproces-

sador

Tecnologia cablada

Fluida Eléctrica

Relés

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Capítulo 2

AUTÓMATOS PROGRAMÁVEIS

(PLC–Programmable Logic Controllers)

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Autómatos programáveis

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2.1 Introdução aos PLCs

O autómato programável é, actualmente, o meio mais utilizado para a realização de

circuitos de automação industrial. Existem autómatos desde as poucas centenas de euros

até aos milhares e, por isso, só em situações muito pontuais e simples, é que se não

justifica a sua utilização.

Segundo a norma DIN 19237, a definição de autómato programável é a seguinte:

“equipamento eléctrico programável por técnicos de instrumentação industrial (pessoal

não informático) destinado a controlar, em tempo real e em ambiente industrial, máquinas

ou processos sequenciais”.

Um Controlador Lógico Programável é um computador especializado, baseado num

microprocessador que desempenha funções de controlo de diversos tipos e níveis de

complexidade. Geralmente as famílias de PLCs são definidas pela capacidade de

processamento de um determinado número de entradas e/ou saídas (I/O). Podemos dizer

que um PLC é um equipamento electrónico digital com hardware e software compatíveis

com aplicações industriais, que utiliza uma memória programável para armazenar

internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica,

sequencial, temporização, contagem e aritmética, controlando por meio de modos e

saídas, vários tipos de máquinas ou processos.

O PLC é o controlador indicado para lidar com sistemas discretos (variáveis digitais), ou

seja, que assumem valores dentro de um conjunto finito. Podem também lidar com

variáveis analógicas definidas por intervalos de valores de corrente ou tensão eléctrica.

Os PLCs estão muito difundidos nas áreas de controlo de processos ou de automação

industrial, sendo que no primeiro caso aplica-se mais à indústria do tipo contínuo.

Os PLCs têm capacidade de comunicação de dados que permitem conectar à interface de

operação. Cada fabricante estabelece um protocolo para as trocas de informação entre si,

sendo os mais comuns o Modbus (Modicon – Schneider Electric), o Profibus (Siemens),

o Unitelway (Telemecanique – Schneider Electric) e o DeviceNet (Allen Bradley).

O autómato é programado pelo utilizador e tem funcionamento cíclico assegurado por um

programa que, devido à facilidade de uso, entrou definitivamente na automatização dos

Page 18: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

12

pequenos e dos grandes sistemas. Este pode ser considerado como um computador cujos

arquitectura, sistema operativo, linguagem de programação, entradas/saídas e forma

construtiva estão especialmente adaptados para aplicações de controlo industrial. Está

concebido para funcionar em ambientes agressivos (temperatura, vibrações, micro cortes

na tensão, ruído eléctrico, etc.) e é por isso também um equipamento muito robusto.

Nos dias de hoje, a utilização do autómato programável tornou-se praticamente

inevitável, pois permite a rápida e fácil reprogramação dos sistemas que, num passado

recente, com a tecnologia cablada, seria impossível de realizar num curto intervalo de

tempo e a custos suportáveis.

A aplicabilidade dos autómatos é imprescindível para a competitividade de hoje, eles

podem estar presentes em gruas, máquinas de cortar pedra, escadas rolantes, portas

automáticas, elevadores, semáforos, controlo de iluminação, edifícios inteligentes, linhas

de montagem de fábricas e em muitas outras aplicações.

O futuro dos PLCs está hoje ligado à sua integração com outros dispositivos de controlo,

integrando-se em redes de comunicação, para combinar as suas capacidades com sistemas

de controlo numérico, robôs e sistemas CAD/CAM (projecto e fabricação assistida por

computador). Os avanços em termos tecnológicos, nomeadamente os novos dispositivos

gráficos, os sistemas de interacção Homem - Máquina (HMI) mais evoluídos (módulo de

voz), e as melhorias em termos de software, não deixam dúvidas que os PLCs serão, cada

vez mais, elementos fundamentais na indústria do futuro.

2.2 Classificação dos autómatos programáveis

A classificação dos autómatos programáveis em categorias foi estabelecida inicialmente

com base nos seguintes critérios:

- número de entradas/saídas que admitem;

- tipo de acções que podem executar.

Page 19: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

13

Os PLCs dividem-se em duas grandes classes, os compactos e os modulares, conforme a

sua construção, num corpo único expansível com módulos de entradas e saídas lógicas,

ou construídos em módulos, cada um com o seu tipo de função. Os compactos integram

no mesmo bloco todos os elementos necessários ao seu funcionamento (CPU, memória,

I/O e fonte de alimentação), os modulares são constituídos por diversos módulos que se

associam de forma a obter a configuração ideal para cada aplicação.

Podemos ainda classificar os autómatos como de gama baixa, média ou alta. Os aspectos

de maior relevo nesta classificação são a existência ou não de capacidade de aquisição de

sinais analógicos e, o seu processamento digital e a existência ou não de ligação em rede

e versatilidade nesta ligação.

Os autómatos programáveis de gama baixa:

• apenas possuem unidades lógicas de entrada e saída;

• o número de I/O disponível é baixo, sendo fixo ou expansível até 128 I/O;

• têm em geral uma construção compacta. Actualmente podem ser ligados em rede

mas, em geral, como escravos.

Os autómatos programáveis de gama média e alta:

• têm construção modular;

• permitem a adição de módulos analógicos e digitais;

• podem ser ligados em rede como mestres ou escravos.

• permitem a adição de cartas especiais (cartas de comando de eixos, cartas de

contagem, cartas de comunicação, etc.)

A principal distinção dos autómatos de gama média e gama alta é a sua capacidade de

processamento e a memória disponível.

Page 20: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

14

2.3 Estrutura dos autómatos programáveis

Os elementos básicos de um autómato programável são:

• unidade central de processamento (CPU);

• memória de programa e de dados;

• entradas e saídas (Inputs e Outputs);

• alimentação;

• periféricos

Figura 2.1 Estrutura básica de um autómato programável

Um autómato programável tem uma interacção com o exterior, onde o “bus” de I/O é

bastante desenvolvido e robusto. A correspondência entre os elementos da estrutura e as

unidades físicas que o realizam dependem da gama a que o autómato pertence.

Genericamente os componentes de um autómato dividem-se em dois grupos principais, a

unidade de processamento central e o sistema de entrada/saída (I/O).

Alimentação

Memória

Programa Dados

Periféricos

(Consola, PC, etc.)

Entradas

(Inputs)

Saídas

(Outputs)

CPU

(Unidade Central de

Processamento)

Page 21: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

15

Figura 2.2 Configuração típica de um “bus” I/O

2.3.1 Unidade de Processamento Central (CPU)

Os componentes principais da unidade de processamento central são o processador e a

memória. O processador é responsável pela aquisição das entradas e geração das saídas,

de acordo com as instruções na memória e funções internas. A memória tem como função

o armazenamento das instruções dos programas, estados dos I/O, estados internos e

dados. Encontramos ainda no CPU a unidade de interconexão ao I/O, responsável pela

comunicação entre eles.

A Unidade Central de Processamento (ou microprocessador) é o “cérebro” do autómato,

onde se realizam as operações aritméticas, lógicas e funções de controlo. Lê os valores

lógicos das entradas presentes na memória, executa as operações determinadas pelas

instruções que constituem o programa e actualiza na memória o valor das saídas. Tem

ainda a seu cargo a gestão dos periféricos e o diagnóstico dos defeitos que possam

ocorrer internamente. Esta procede a um conjunto de verificações, tais como, vigilância

do tempo de execução de um ciclo, verificação do estado da memória e verificação da

operatividade do bus de I/O.

As tarefas do processador central são executadas de uma forma cíclica pois o tratamento

da informação é feito sequencialmente. Os elementos susceptíveis de condicionar a

Consola

Diálogo

com o

operador

Comum. c/

outros PC

Diagnóstico

de avarias

Monitor

PARTE OPERATIVA

Cartas

I/O

lógicas

Cartas

analógicas

Proces-

samento

numérico

Comando

de eixos

Cartas de

contagem

Sequenciador

Cartas

de

medida

Processamento

lógico

Auto

Vigilância

Page 22: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

16

estrutura do ciclo são a aquisição dos I/O, a utilização das instruções de salto e a presença

eventual de cálculos numéricos.

Actualmente, nalguns autómatos programáveis, utilizam-se, para além do processador

central, outros processadores dedicados a funções específicas, como operações lógicas,

cálculos, controlo dos I/O, etc.

2.3.2 Unidade de memória

Para além da memória do sistema, onde se encontram os dados do “setup” do autómato,

existe a memória de programa e a memória de dados. Na memória de programa é

memorizado o programa de aplicação; na memória de dados são guardados os valores das

entradas e saídas, os resultados das operações realizadas pela CPU e os dados necessários

à excussão do programa.

A memória de um autómato caracteriza-se pela sua volatilidade. Parte da memória perde

o seu conteúdo quando se desliga da energia, é assim uma memória tipo RAM (Random

Access Memory), ou seja, memória de acesso aleatório, de acesso rápido para operações

de escrita e leitura. O tipo de aplicação dos autómatos exige, na maioria dos casos, que

alguma informação seja guardada quando se desliga da energia. Isto é possível com a

memória do tipo não volátil, ou então com a utilização da memória RAM com

alimentação alternativa por bateria. Dentro da memória não volátil encontramos a ROM

(Read Only Memory), a EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), a

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) e a Flash-Eprom.

A capacidade de armazenamentos dos autómatos de gama baixa é normalmente de 4K ou

8Kbytes, para os de gama média os valores são até 256 Kbytes e para os de gama alta os

valores são acima de 1 Mbyte (note-se que esta especificação é de carácter genérico,

sendo que estes valores aumentam com a evolução da tecnologia).

O autómato programável dispõe de uma memória perfeitamente organizada em áreas de

trabalho específicas.

Page 23: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

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Figura 2.3 Organização da memória num autómato programável

2.3.3 Alimentação

Os autómatos podem ser alimentados a 24VDC ou a 230 VAC. Quando alimentados a

24VDC necessitam de uma fonte de alimentação externa (ou através de um módulo de

alimentação); quando alimentados a 230VAC são ligados directamente à rede eléctrica e

possuem fonte de alimentação interna. Neste caso é vulgar os autómatos possuírem uma

tensão de saída de 24VDC/150 a 300mA que se destina a alimentar sensores e outros

dispositivos de baixo consumo. Esta tensão não tem, normalmente, capacidade para

alimentar bobinas de contactores, por isso, quando estas são alimentadas a 24VDC, valor

por razões de segurança cada vez mais utilizado, é necessária, para essa finalidade, uma

fonte de alimentação de 24VDC externa. A fonte de alimentação, quer seja externa ou

interna, apresenta um bom comportamento na filtragem de ruído e picos, uma vez que

estes são muito frequentes em instalações industriais.

2.3.4 Periféricos

São os elementos que têm como função comunicar com o autómato. São utilizados

principalmente para a edição do programa e monitorização dos valores das diferentes

variáveis do mesmo.

Entradas/Saídas

Registo de dados

Espaço de Programação do

Utilizador

Sistema Operativo

Page 24: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

18

2.3.5 Entradas/Saídas (I/O)

Os módulos de I/O dos autómatos reúnem uma série de características que os distinguem

de simples placas de aquisição de sinal, dando-lhes aptidão para o trabalho no meio

industrial, das quais se podem referir a adaptação às funções a assegurar (entradas e

saídas lógicas, módulos I/O numéricos, de comunicação, de contagem rápida, de controlo

de eixos, de leitura de códigos de barras, etc.), a adaptação ao meio industrial

(modularidade, extensibilidade, fiabilidade, testes de funcionamento, etc.), o auto-teste

durante a execução em tempo real (facilitam o diagnóstico avarias e a manutenção), a

montagem em “slot” de expansão sobre o “bus” (facilidade de acrescentar ou retirar

módulos) e a visualização do estado lógico de cada via.

As entradas/saídas asseguram a integração directa do autómato no seu ambiente de

trabalho. As entradas ligam os dispositivos (sensores) que fornecem a informação ao

sistema (botões de pressão, interruptores, detectores, interruptores fim de curso,

etc.). Essa informação é armazenada na memória de dados e processada pela CPU de

acordo com o programa existente na memória do autómato. Os resultados são depois

actualizados na memória de dados e enviados para as saídas, para que estas activem a

parte operativa do sistema (actuadores). As saídas do autómato, normalmente são do tipo

tudo ou nada, comportam-se como interruptores que comandam o ligar/desligar de

bobinas de contactores, bobinas de electroválvulas, pequenos motores, lâmpadas de

sinalizadores, etc. Podem ser realizadas a relés, transistores ou triacs. A saída por relés

tem a vantagem de poder controlar circuitos de corrente alternada ou contínua, tendo por

sua vez a desvantagem do comando mais lento. As saídas por transistores e triacs

(transistores para corrente contínua e triacs para corrente alternada) têm a vantagem de

serem de comando mais rápido e permitirem o controlo por modelação da duração de

impulsos (PWM) em relação ao relé.

Page 25: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

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2.3.6 Módulos de Entradas/Saídas numéricas

Estes módulos destinam-se essencialmente à aquisição de dados fornecidos por

“encoders”, teclados e outros instrumentos electrónicos digitais. São também indicados

para a geração de informação numérica a diversos visualizadores (displays) e outros

equipamentos electrónicos.

2.3.7 Módulos de Entrada/Saída analógicas

Estes módulos são destinados à conversão de uma grandeza analógica (tensão ou

corrente) correspondente à medição da dada grandeza física.

Para os módulos de entradas analógicas a conversão faz-se, em geral, com conversores

A/D de 8 a 16 bits (ou excepcionalmente mais), em que para um conjunto de entradas

existe um conversor analógico A/D onde depois, eventualmente, poderão ser

multiplexadas.

A gama de variação das entradas é uma especificação dos canais de entrada. Os valores

típicos para as entradas em tensão são 0…10V ou ± 10V, ± 5V e para as entradas em

corrente são 0…20mA ou 4…20mA ou ± 20mA, ± 10mA. As entradas em tensão são as

mais usadas por serem mais práticas, mas em contrapartida as de corrente são mais

vantajosas quando o comprimento das ligações é maior, ou quando possa ruído eléctrico.

Em relação aos módulos de saídas analógicas, estes são estruturalmente análagos aos

módulos de entrada, exigindo conversores D/A, sendo as saídas também em tensão ou

corrente, com gamas semelhantes às referidas para os módulos de entradas.

2.3.8 Módulos de contagem

A detecção de impulsos (flancos ascendentes ou descendentes de qualquer sinal lógico),

em conjunto com a determinação do intervalo de tempo decorrido entre impulsos

Page 26: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

20

consecutivos, permite obter sinais de grande diversidade, tais como de posição linear ou

angular. Os valores limites usuais na frequência máxima admitida para estes sinais

podem rondar os 100KHz. Deste modo podemos controlar o número de itens produzidos

numa linha de montagem, e várias grandezas como frequências, velocidades, distâncias,

volumes ou outras, desde que se possam determinar através da relação entre o número de

impulsos e o tempo que medeia entre eles.

2.3.9 Controlo do movimento

O movimento de rotação está na origem da esmagadora maioria dos movimentos numa

unidade de produção. Em consequência deste facto os fabricantes de autómatos tiveram a

preocupação de fazer com que os autómatos controlassem esse movimento. Esse

movimento pode ser controlado por exemplo através do número de rotações do motor, a

rotação seja precisa com uma determinada velocidade, as mudanças de velocidade

satisfaçam determinadas curvas de evolução, etc.

Os diferentes fabricantes de autómatos oferecem assim interfaces para o controlo de eixos

com controlo de posições e/ou velocidade através de controladores do tipo proporcional,

integral, e derivativo (PID), ou outros. Esses módulos devem possuir entradas para

leituras de “encoder”, deslocação de ângulos e para velocidades de referência.

Podemos encontrar aplicações típicas destes módulos no controlo de robôs, em sistemas

de paletização automática, sistemas de empacotamento, sistemas automáticos de furação,

etc.

2.3.10 Módulos de visão

Os sistemas de visão industrial têm uma origem independente dos autómatos e não se

podem considerar, num sentido estrito da palavra, como sendo módulos directamente

ligados aos autómatos.

Page 27: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

21

A evolução dos sistemas de aquisição de imagens vídeo em todas as vertentes, como a

miniaturização, a robustez, o preço, a resolução, o número de imagens captadas por

segundo, a capacidade de processamento, entre outras, começa a ter reflexo nos produtos

industriais. De facto, a indústria não pode ignorar as extremas vantagens de ter um sensor

como o de visão. É um sensor de fácil integração nos processos pois é um sensor de não

contacto. Há lugares em que pode ocupar um papel óbvio e importante, tais como

inspecção visual automática, operações de controlo dimensional, de posição, de presença

de objectos ou pessoas. Das câmaras digitais são pedidos dois tipos de informação: (1)

uma medida que pode ser uma dimensão, uma dada quantidade de produtos contados,

coordenadas, etc; (2) uma decisão, que responda a questões como se existe peça a

processar ou não, se uma dada máquina a que a câmara pode estar ou não acoplada, está

ou não bem posicionada, há ou não presença de intrusos, a peça inspeccionada tem

defeito ou não, etc. A cada um destes tipos correspondem dois sinais de natureza

diferente. Ao primeiro corresponde em geral um sinal numérico e ao segundo um sinal

lógico.

Para pôr câmaras de vídeo que informem de acordo com o referido é necessário boa

capacidade de programação, interfaces caras, pouco adequadas ao meio industrial e

preços elevados. Para fazer face a estes inconvenientes foram desenvolvidos

controladores próprios para as câmaras, que fornecem uma interface simples para o

utilizador e uma potente interface com o sistema de aquisição, que não terá de obedecer

às normas dos sinais de vídeo. Nestas condições estão as câmaras de fins específicos, as

câmaras rápidas e as câmaras ditas inteligentes.

As aplicações para a utilização destas câmaras são bastante vastas. Alguns exemplos são

a domótica, inspecção visual automática, processos de assemblagem e controlo

dimensional.

Page 28: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

22

2.3.11 Módulos de interface com o utilizador (terminais inteligentes)

No passado, as chamadas consolas dos autómatos eram simples meios para a sua

programação. Actualmente, são unidades independentes com memória e CPU, com

capacidade de fazer o display de texto e imagens. Ligadas em rede com autómatos,

registam, de uma forma apelativa, as alterações em entradas e saídas seleccionadas desses

mesmos autómatos e permitem ainda a entrada de dados por parte dos operadores, que

podem não perceber nada, nem de autómatos, nem de programação.

2.3.12 Ligação de autómatos em rede

Devido à existência de diferentes níveis de automação há a necessidade de todas as

máquinas que executem qualquer acção de controlo poderem comunicar automaticamente

entre si ou com outras máquinas de comando superior. Actualmente, esta necessidade de

comunicação estende-se aos próprios sensores que, “dotados de inteligência”, controlarão

eles próprios os sinais que põe na rede, já devidamente pré-processados. Terão também

de comunicar com operadores através de interfaces ditas inteligentes, tanto a receber

como a enviar a informação. Genericamente, ligar máquinas entre si exige um suporte

físico para a transmissão do sinal e uma “linguagem” de comunicação, conhecida por

protocolo. Os protocolos regulam a forma como o diálogo se inícia e termina, como

devem ser codificados os pacotes de informação que uma máquina pretende enviar e

como outra máquina os detecta, lê e responde, pois qualquer diálogo é uma sucessão de

perguntas e respostas. Há protocolos que permitem que ambos os intervenientes façam

perguntas e respondam (codificação multi-master) e outras que os papéis estão bem

definidos (codificação master/slave). Um outro ponto importante é ter que adaptar os

protocolos ao suporte físico da rede. Serão abordados mais à frente vários tipos de redes

de automação ou redes de comunicação industrial.

Page 29: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

23

2.4. Programação de autómatos

2.4.1 Fases de funcionamento

O autómato, nas situações mais usuais, funciona por fases que se repetem continuamente

(funcionamento cíclico), enquanto não for dada ordem de paragem. As principais fases de

funcionamento do autómato são (podendo ser diferentes conforme o tipo de autómato):

(1) leitura do estado das variáveis de entrada, (2) tratamento dos dados (execução do

programa) e (3) actualização das variáveis de saída. Este processo é denominado de

SCAN e é ilustrado na Fig. 2.4.

• Leitura do estado das variáveis de entrada – Os sensores colocados na instalação,

ou na máquina, interpretam as grandezas físicas (pressão, movimento,

temperatura, etc.), transformando-as em sinais eléctricos normalizados, que são

transmitidos, através das entradas, ao autómato e guardados na sua memória de

dados.

• Tratamento de dados/execução do programa – O autómato, em função do

programa escrito na sua memória de programa, trata as informações armazenadas

na memória de dados, conforme a estrutura sequencial para correr o programa que

cada autómato utiliza, até finalizar o programa, actualizando de seguida o valor

das saídas nessa memória.

• Actualização do estado das variáveis de saída – O valor das variáveis de saída,

contido na memória de dados, no final de cada ciclo de programa (scan) é

transmitido para as saídas. Estas são actualizadas e o autómato passa ao ciclo

seguinte. As saídas transmitem aos pré-actuadores (contactores, electroválvulas,

etc.) os sinais que irão actuá-los e permitir que os actuadores (motores, cilindros,

etc.) situados na instalação ou na máquina, funcionem de acordo com a saída.

Page 30: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

24

Figura 2.4 Ilustração do funcionamento em ciclo

2.4.2 Tempo de ciclo

O tempo de ciclo (scan) de um autómato, com leitura cíclica, é o tempo necessário à

execução completa do programa. Este tempo é da ordem dos milissegundos e depende do

número e do tipo de instruções a correr, Fig. 2.5.

Figura 2.5 Tempo de ciclo

T leitura

T ciclo T execuçãoprograma (scan)

T actualização

Leitura do estado das variáveis de entrada

Tratamento de dados/ Execução do programa

Actualização do estado das variáveis de saída

Leitura do estado das variáveis de entrada

Tratamento de dados/ Execução do programa

Actualização do estado das variáveis de saída

Page 31: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

25

Faz-se notar que os sinais provenientes de sensores não devem ter tempos de comutação

inferiores ao tempo de SCAN, uma vez que, neste caso, o autómato poderia não detectar

o sinal, o que resultaria num possível erro no processo de controlo. Alguns PLC’s

possuem já duas directorias de programação, uma normal e uma outra designada de

“Fast” que permite, para determinados blocos de programa, um tempo de scan mais

reduzido.

2.5 Linguagem de programação de autómatos

Programar significa ordenar com clareza uma sequência de instruções, numa linguagem

que o autómato entenda, onde essas instruções são tratadas pela CPU.

Um programa para autómato é, normalmente, constituído por um conjunto de instruções

formadas, na maioria dos casos, por funções lógicas que tratam as informações presentes

nas entradas (fornecidas pelos sensores) e que fornece ordens às saídas (comando dos

pré-actuadores), ou seja, o programa, que é armazenado na memória de programa de

autómato, estabelece a forma como as saídas são actuadas em função das instruções

presentes nas entradas, Fig. 2.6. Cada fabricante de autómatos utiliza as suas próprias

mnemónicas (abreviaturas das palavras que designam as instruções), para código das

instruções, e uma configuração própria para apresentar as diferentes variáveis do sistema.

No entanto, conhecendo-se um modelo de autómato, facilmente nos integramos noutro,

através da consulta do seu manual, já que a lógica de programação entre os diferentes

autómatos não difere no essencial.

Figura 2.6 Programa para autómatos

ENTRADAS

PROGRAMA

DA

APLICAÇÃO

SAÍDAS

Page 32: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

26

As linguagens de programação podem ser: STL – “Statement List” ou IL – “Instruction

List” (Lista de instruções); LAD ou LD – “Ladder Diagram” (diagrama de contactos);

CSF – “Control System Flow-Chart” (Blocos funcionais) e Grafcet – gráfico funcional de

comando por etapa e transição.

Estas linguagens encontram-se hoje disponíveis em todos os autómatos de gamas média e

alta, podendo um mesmo programa ter secções com diferentes tipos de linguagem. A

linguagem entendida como a de mais fácil abordagem será a de diagrama de contactos,

por ser fácil a sua compreensão por visualização, parecida com os diagramas de relés,

sendo apenas necessários conhecimentos sobre álgebra de Boole. Sendo esta uma das

mais utilizadas, a par com a linguagem em lista de instruções, pela sua flexibilidade, será

também aquela que iremos abordar com maior detalhe.

Quando se programa, cada linha de instrução é gravada na memória de programa, os

endereços da memória de programa começam em zero e vão até ao fim da capacidade de

memória. Assim, por exemplo, numa memória d 1K palavras (words), que possui

endereços de 0000 a 1023, e admitindo que cada instrução ocupa uma palavra, pode-se

guardar um programa com 1024 linhas.

A instrução Nop não efectua qualquer operação. Pode ser utilizada para reservar linhas no

programa, para permitir ao programador inserir, posteriormente, instruções sem ter de

alterar o número de linhas.

Os bits utilizados como saídas, internas ou externas, não podem ser programados com

essa finalidade mais de uma vez no programa. Caso o sejam, eles tomam o estado lógico

definido na última linha do programa onde são mencionados.

As saídas do autómato são utilizadas para efectuar operações como controlo de marcha

directa e inversa de um motor, ou se o funcionamento incorrecto do automatismo puder

provocar acidentes em pessoas ou danos nos equipamentos, deve-se dispor de circuitos de

encravamento externos.

Os sensores relativos à segurança directa, como por exemplo, paragens para protecção de

pessoas e ou equipamentos, disparo de protecções térmicas, etc., para além de desligarem

por software as saídas do autómato que alimentam as máquinas, também devem desligar

fisicamente os circuitos de comando dos actuadores dessas máquinas. Além disso, se a

Page 33: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

27

paragem de emergência for feita por botão de pressão, este deve possuir encravamento

para que, ao ser pressionado, fique bloqueado.

As retomas da rede devem estar dependentes de uma operação manual, pois o arranque

automático das instalações pode ser perigoso para as pessoas e/ou equipamentos.

2.5.1 Lista de instruções

Linguagem literal que se baseia nas regras de álgebra de Boole, consiste num conjunto de

instruções, representadas em mnemónicas, que indicam as acções ou operações que o

programa executa, por exemplo, funções lógicas simples: And lógico e Or lógico, funções

de comparação (=,> e <), funções pré-programadas (temporizadores, contadores), etc..

O programa em lista de instruções é constituído por um conjunto de linhas, com uma

determinada ordem, escritas com as instruções do autómato que se vai utilizar. O

programa inicia-se com a instrução Load ou Block e é introduzido na memória de

programa de autómato linha a linha. As linhas que constituem o programa têm que ser

organizadas de forma correcta. O formato que possuem depende do autómato em questão.

Por exemplo, no autómato TSX 07 da Scheneider Electric o endereço de memória é

0003, o código de instrução é LD e o operando % I0.5; para o mesmo exemplo no

autómato CPM da OMRON, o endereço de memória é 00003, o código da instrução é LD

e o operando é 000.05.

O endereço de memória corresponde ao número da linha do programa e destina-se a

indicar a posição da instrução na memória do programa. Determina a ordem pela qual o

programa é executado. O endereço, com início na linha 0, é fornecido pelo autómato e

incrementado automaticamente após a validação de cada linha.

O código da instrução especifica a operação a executar pelo programa, é representado em

mnemónica, sendo o seu símbolo específico do autómato utilizado.

O operando indica os dados, bits ou words, sobre os quais as instruções do programa vão

operar.

Page 34: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

28

Exemplo

Programação da função lógica “S” nos autómatos TSX 07 e nos autómatos CPM

Função Lógica � S= (a+/b).c

A programação da função Lógica S é ilustrada na Tab. 2.1.

Tabela 2.1. Exemplo de lista de instruções nos autómatos TSX 07 e nos CPM

Autómatos TSX 07 Autómatos CPM

Endereço de

memória

Código de

Instrução

Operando Endereço de

memória

Código de

Instrução

Operando

0 LD a 0 LD a

1 ORN b 1 OR NOT b

2 AND c 2 AND c

3 ST s 3 OUT s

4 END 4 END

2.5.2 Diagrama de contactos

O diagrama de contactos é uma linguagem gráfica, derivada da linguagem de relés, que

utiliza um conjunto de símbolos gráficos para elaborar o programa do automatismo.

Note-se, tal como se observa na Fig. 2.7, a correspondência entre os símbolos gráficos do

circuito eléctrico e os símbolos gráficos do diagrama de contactos.

Figura 2.7 Correspondência entre símbolos

Page 35: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

29

Para o mesmo exemplo dado no tópico da lista de instruções temos o correspondente

diagrama de contactos, Fig. 2.8.

Figura 2.8 Diagrama de contactos que opera a função lógica S= (a+/b).c

O diagrama do esquema de contactos, utilizado como linguagem de programação de

autómatos, é formado por uma rede de sucessão de contactos que transportam as

informações lógicas das entradas para as saídas.

As redes do diagrama de contactos são ligadas na horizontal, entre duas linhas de

alimentação verticais, iniciam-se à esquerda com as instruções de entrada e terminam à

direita com as instruções de saída.

A programação das redes do diagrama de contactos, utilizam-se software de programação

e é realizada através do computador. A programação das redes em diagrama de contactos

é directa, ou seja, o software encarrega-se de efectuar a conversão da linguagem de

contactos para a linguagem lista de instruções e vice-versa.

Contudo, existem algumas normas para a colocação dos contactos nas linhas horizontais

e verticais, conforme o programa corra por linhas ou colunas, que evitem a existência de

“sneak paths” (inversão do fluxo de lógica). Por exemplo, no caso de o programa correr

por linhas, esta inversão do fluxo de lógica pode ocorrer quando a continuidade lógica

flui num conjunto de linhas através de um contacto que provoca, só por ele, a

continuidade de uma linha, tal como ilustra a Fig. 2.9-a).

Note-se que a saída Z deverá estar activa quando os contactos A, B e C ou A, D e E ou F

e E estiverem activos, no entanto se os contactos F, D, B e C estiverem activos existe

continuidade lógica e Z está ligado. Esta situação tem que ser evitada, uma vez que a

saída, para um conjunto de linhas, fica activa com duas diferentes leituras/combinações

lógicas. A Fig. 2.9-b) ilustra a forma correcta de programação.

Page 36: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

30

a)

b)

Figura 2.9 Inversão do fluxo de lógica

2.6. Grafcet

O Grafcet é uma representação gráfica da sequência de funcionamento de um sistema

automatizado, onde para desenhar o seu diagrama funcional é necessário utilizar os

seguintes elementos gráficos: etapas, transições e ligações orientadas.

Conforme se verifica pelo diagrama funcional, representado na Fig. 2.10, o Grafcet

corresponde a uma sucessão alternada de etapas e transições. Mostra as diferentes fases

(etapas) de um automatismo e as condições (transições) que fazem com que o processo

evolua de uma fase para a outra.

A programação Grafcet tem algumas regras de evolução. Estas regras são a inicialização,

transposição de uma transição, evolução das etapas activas, simultaneidade na

transposição das transições e prioridade de activação.

Regra1 – inicialização. Na inicialização do sistema activam-se todas as etapas iniciais.

Estas etapas dão início ao ciclo de funcionamento do automatismo.

Regra 2 – transposição de uma transição. Uma transição pode ser válida ou não. Será

válida quando as imediatamente anteriores à transição estão activas. Quando a transição é

válida, e a respectiva receptividade verdadeira, a transição é obrigatoriamente transposta.

Regra 3 – evolução das etapas activas. A transposição de uma transição implica a

activação das etapas que estão imediatamente a seguir à transição e à desactivação

simultânea das etapas, que estavam activas, imediatamente anteriores à transição.

Page 37: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

31

Regra 4 – Simultaneidade na transposição das transições. Várias transições

simultaneamente transponíveis são simultaneamente transpostas.

Regra 5 – Prioridade de activação. Se, decurso do funcionamento, uma etapa é activa e

inactiva ao mesmo tempo, a prioridade é dada à activação.

No Grafcet, para que ocorra a activação de uma etapa (En), é necessário que a etapa

anterior esteja activa (En-1= 1) e que a respectiva receptividade seja verdadeira (r n-1=1)

Para activação das etapas utiliza-se a instrução Set, e para a desactivação, a instrução

Reset, sendo a programação efectuada tal como se mostra na Fig. 2.11.

Figura 2.10 Diagrama funcional do Grafcet

Figura 2.11 Diagrama de contactos e lista de instruções das etapas

A Fig 2.12 mostra um exemplo de uma sequência única, a Fig. 2.13 mostra um exemplo

de sequências opcionais e a Fig. 2.14 mostra um exemplo de sequências simultâneas.

Page 38: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

32

Figura 2.12 Método de programação, sequência única

Figura 2.13 Método de programação, sequências opcionais

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Autómatos programáveis

33

Figura 2.14 Método de programação, sequências simultâneas

2.7. Introdução às redes de automação

2.7.1. Rede de comunicação industrial

Numa unidade de produção existe a necessidade de máquinas e dispositivos

comunicarem entre si. Com este propósito, são indispensáveis as redes de comunicação.

A origem das redes de comunicação digital evoluiu a par com a dos computadores

pessoais. Em 1926 surgiram, através da EIA (Electronic Industries Association), as redes

RS232, RS422 e 423; em meados dos anos 70 surgiram as redes Ethernet e Arcnet; em

1978 surgiu a 1ª tentativa de normalização através do “Modelo OSI (Open Systems

Inmterconnect)” da ISO (International Standards Organization); a partir de 1975

desenvolveu-se, a par com autómatos programáveis, as redes industriais de comunicação

digital série. Temos como exemplo de comunicação digital a rede LAN (Local Área

Network), aplicada por exemplo em escritórios ou entre edifícios próximos e a rede WAN

(Wide Área Network), aplicada em ligações a nível regional, nacional ou internacional.

Na automação industrial as redes de comunicação digital são aplicadas a vários níveis, ou

seja, entre fábricas, entre autómatos, entre unidades de controlo local e entre sensores e

Page 40: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

34

actuadores. As redes de campo são uma classificação generalista utilizada para

praticamente todas as redes industriais de dados, redes locais utilizadas ao nível mais

próximo dos processos automatizados e visam a interligação de sensores, actuadores,

placas de entrada/saída e sistemas de controlo local em instalações industriais. A sua

morfologia mais comum é a de um barramento ou tronco, passando pelos diversos nós. O

nível mais alto da rede de campo, ou seja, a Rede Fieldbus, faz a interligação de

dispositivos mais sofisticados (Autómatos, PC, etc.) em grandes quantidades de

informação e transacciona os dados na ordem das centenas de milissegundos. O nível

intermédio, ou seja, a Rede Devicebus, é para equipamentos de níveis intermédios

(variadores de velocidade, etc.) e transacciona dados na ordem das dezenas de

milissegundos. O nível mais baixo, nível de sensor, ou seja, Rede Sensorbus, é para

equipamentos de baixo nível (detectores, sensores e actuadores) e transacciona dados

abaixo de cinco milissegundos.

A comunicação inclui um suporte físico para a transmissão do sinal e uma linguagem de

comunicação ou protocolo. Este regula a forma como o diálogo se processa e a

codificação dos pacotes de informação. Ainda de referir que os protocolos têm que ser

adaptados ao suporte físico da rede.

Foi a partir dos anos 90 que se deu o maior desenvolvimento de redes de comunicação,

proprietárias dos fabricantes de equipamentos de automação. A inexistência efectiva e

vinculada de protocolos standard obrigava à utilização de equipamentos da mesma marca,

o que tornava complicado o desenvolvimento de unidades totalmente automatizadas.

Por volta de 1992 houve a necessidade de normalização das redes de comunicação

industriais: EUA – Organização ISP (Interoperable Systems Project); França – WorldFIP

(FIP – Factory Instrumentation Protocol). Por volta de 1994 deu-se a fusão entre a ISP e

a WorldFIP, Foundation Fieldbus = ISP + WorldFIP (Protocolo utilizado na América e

Ásia). Nesse ano surgiu na Alemanha a Profibus (Protocolo utilizado na Europa). São

protocolos distintos mas com algumas semelhanças, nomeadamente no barramento físico

ser igual. A Fig 2.15 mostra alguns domínios e tipos de aplicações das redes de campo.

Page 41: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

35

Figura 2.15 Alguns domínios e tipos de aplicações das redes de campo

As redes de campo têm a vantagem de permitir uma flexibilidade para se ampliar

diferentes módulos, uma instalação e operação simples, uma transmissão digital binária,

uma redução substancial de cablagem, a disponibilidade de ferramentas para a instalação

e diagnóstico e a possibilidade de interligação de produtos de diferentes fabricantes. Em

contrapartida, raramente podem abranger todos os equipamentos e dispositivos de uma

instalação industrial, podem não assegurar o envio de informação com a regularidade

necessária, possibilitam a corrupção da informação transmitida e é possível a diminuição

de fiabilidade, pois existe apenas um suporte partilhado.

As redes de campo são importantes para os consumidores finais, pois estes estão

interessados em baixar os custos e usufruir de um funcionamento correcto. Também, os

integradores de sistemas estarão interessados, já que implementam sistemas com uma

melhor relação custo/performance dos equipamentos, de fácil instalação e configuração e

monitorização da rede. Finalmente às empresas de fabrico interessa pela complexidade e

pela possibilidade de desenvolvimento de novos produtos.

Numa rede industrial os níveis das redes de campo estão distribuídos da forma que se

ilustra na Fig 2.16, sendo a hierarquia de um barramento industrial mostrada na Fig 2.17.

Page 42: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

36

Figura 2.16 Níveis das redes de campo

Figura 2.17 Hierarquia de um barramento industrial

A hierarquia das redes industriais ao nível da funcionalidade, ou seja, o posicionamento

das redes, é definido da seguinte forma:

- Enterprise bus (Ethernet);

- Control bus (HSE (High Speed Ethernet), ControlNet) – redes intermédias para facilitar

a ligação à internet. A norma IEEE1451 determina como sensores e actuadores podem ser

ligados directamente a uma rede de controlo;

- Fieldbus (Foundation Fieldbus, Profibus PA) – redes especializadas em variáveis

analógicas e controlo;

- Device bus (DeviceNet, Profibus DP, Interbus-S) – interligam dispositivos

“inteligentes” mais complexos, as mensagens são orientadas ao byte;

- Sensor bus (CAN, ASI, Seriplex, LonWorks) – normalmente utilizadas para interligar

sensores e actuadores discretos, basicamente transmitem estados e bits de comando.

Page 43: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

37

A ISO foi uma das primeiras organizações para definir formalmente uma forma comum

de conectar computadores. A arquitectura é chamada OSI (Open Systems

Interconnection), Camadas OSI ou Interconexão de Sistemas Abertos. Esta arquitectura é

um modelo que divide as redes de computadores em sete camadas, de forma a se obterem

camadas de abstracção. Cada protocolo implementa uma funcionalidade assinalada a uma

determinada camada. A ISO costuma trabalhar com outra organização, a ITU

(International Telecommunications Union). Este modelo é dividido em camadas

hierárquicas, ou seja, cada camada usa as funções da própria camada ou da camada

anterior, para esconder a complexidade e transparecer as operações para o usuário, seja

ele um programa ou uma outra camada. As camadas do modelo OSI são indicadas na

Fig 2.18.

Figura 2.18 Arquitectura das sete camadas do modelo OSI

A camada física define as características técnicas dos dispositivos eléctricos (físicos) do

sistema. Preocupa-se em assegurar a comunicação simples e confiável, define as

características eléctricas e mecânicas do meio, a taxa de transferência dos bits, tensões, o

controle de acesso ao meio, controlo de quantidade e velocidade de transmissão de

informação na rede.

A camada de ligação de dados detecta, e opcionalmente corrige, erros que possam

acontecer no nível físico e é responsável pela transição, recepção e controlo de fluxo.

Page 44: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

38

Estabelece um protocolo de comunicação entre sistemas directamente conectados. As

topologias de redes são a ponto-a-ponto, anel – Token Ring, estrela, barramento e árvore,

Fig 2.19.

Figura 2.19 Topologias das redes de campo

O controlo de acesso pode ser centralizado, ou seja, uma máquina é responsável por

controlar o acesso ao meio, ou distribuído, ou seja, todas as máquinas fazem o controlo

de acesso.

A camada de rede é a responsável pelo endereçamento dos pacotes, convertendo

endereços lógicos (ou IP) em endereços físicos, para que os pacotes consigam chegar

correctamente ao destino. Esta camada também determina a rota que os pacotes irão

seguir para atingir o destino, baseado em factores como condições de tráfego da rede e

prioridades. As funções são o encaminhamento, endereçamento, interligações das redes,

tratamento de erros, fragmentação de pacotes, controlo de congestionamento e

seguimento de pacotes.

A camada de transporte é a responsável por usar os dados enviados pela camada de

sessão e dividi-los em pacotes que serão transmitidos para a camada da rede. No receptor,

a camada de transporte é responsável por receber os pacotes recebidos da rede, remontar

o dado original e assim enviá-lo à camada de sessão. Isto inclui controlo de fluxo,

ordenação dos pacotes e a correcção de erros, enviando para o transmissor a informação

de que o pacote foi recebido com sucesso. A camada de transporte separa as camadas de

nível de aplicação (camadas 5 a 7) das camadas de nível físico (camadas 1 a 3). A

Page 45: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

39

camada 4, de transporte, faz a ligação entre esses dois grupos e determina a classe de

serviço necessária como orientada a ligação e com controlo de erro e serviço de

confirmação. O objectivo final da camada de transporte é proporcionar um serviço

eficiente, confiável e de baixo custo. O hardware e/ou software dentro da camada de

transporte e que faz o serviço é denominado entidade de transporte.

A camada de sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes

estabeleçam uma sessão de comunicação. Nesta sessão, essas aplicações definem como

será feita a transmissão de dados e coloca marcações nos dados que estão a ser

transmitidos. Se por acaso a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos

dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor. Disponibiliza

serviços como ponto de controlo periódicos a partir dos quais a comunicação pode ser

restabelecida em caso de avaria na rede.

A camada de apresentação ou camada de tradução, converte o formato do dado recebido

pela camada de aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado,

ou seja, um formato entendido pelo protocolo usado. A compreensão dos dados recebe os

dados da camada 7 e comprime-os, a camada 6 do dispositivo do receptor é responsável

por descompactar esses dados. A transmissão dos dados torna-se mais rápida, pois haverá

menos dados a serem transmitidos (os dados recebidos da camada 7 foram compactados e

enviados à camada 5). Para aumentar a segurança, pode-se usar algum esquema de

criptografia neste nível, sendo que os dados só serão descodificados na camada 6 do

dispositivo receptor.

A camada de aplicação faz a interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo

que pediu ou receberá a informação através da rede. Tudo nesta camada é direccionado

aos aplicativos. Telnet e FTP são exemplos de aplicativos de rede que existem

internamente na camada de aplicação.

A arquitectura Internet, também conhecida como TCP/IP é uma alternativa à arquitectura

OSI mas composta apenas de quatro camadas.

Como características das redes de campo, temos os dispositivos especiais utilizados nas

redes, Fig 2.20. Os amplificadores asseguram um nível suficiente de sinal, os repetidores

detectam os níveis de sinal e estabelecem os sinais reconstituídos, o nó bridge (“ponte”)

Page 46: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

40

interliga duas ou mais redes idênticas, copia mensagens e o nó router (“encaminhador”),

semelhante à “ponte” a um nível superior e o nó gateway (“passagem”) intercala duas

redes diferentes.

Figura 2.20 Dispositivos especiais utilizados nas redes

Outras das características das redes de campo são os suportes físicos, referidos na

Fig 2.21.

Figura 2.21 Suportes físicos das redes de campo

As regras de acesso à rede estabelecem que: os nós funcionam conjuntamente, na maior

parte dos casos um nó coordena e distribui tarefas; Master/Slave – um participante detém,

Page 47: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

41

em exclusividade, o direito de acesso espontâneo à rede; passagem de testemunho (token

passing) – cada participante detém ciclicamente o privilégio de aceder à rede durante um

intervalo de tempo; acesso espontâneo – cada participante verifica se a rede está em

repouso e só depois inicia o envio.

Nos protocolos, um exemplo é mostrado na Fig 2.22, o modo de formar mensagens em

conjunto com as regras de acesso, tem uma sintaxe e uma semântica próprias. A

transmissão de mensagens faz-se entre 12 a 256 bytes, e as respostas temporais são na

ordem dos mili ou décimos de segundo.

Figura 2.22 Exemplo de protocolo

Na detecção e correcção de erros temos que: bit de paridade – detecta erros de 1bit;

palavra de teste longitudinal – detecta erros de transmissão em um conjunto consecutivo

de bits; testes de redundância cíclica – CRC (cyclic redundancy check), são baseados nos

chamados códigos polinomiais e código de Hamming – controlo antecipado de erros,

detecta erros de vários bits.

2.7.2 Redes utilizadas em automação industrial

As redes podem ser classificadas tal como se mostra na Fig 2.23, e o seu posicionamento

é ilustrado na Fig 2.24.

Page 48: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

42

Figura 2.23 Classificação das redes industriais

Figura 2.24 Posicionamento das redes industriais

A escolha de uma rede industrial deve ter como requisitos de aplicação as

facilidades/conformidades da camada física, o desempenho da rede, as facilidades de

interligação com equipamento existente, as exigências de velocidade e tempo e a

disponibilidade de equipamentos. Deve ainda ter como requisitos o custo da instalação

dos dispositivos, do treino e da manutenção. Deve haver uma comparação das redes de

campo em termos de características físicas, ou seja, a topologia da rede, o meio físico, o

número máximo de nós e a máxima distância. É importante também ter em conta os

mecanismos de transporte, a forma como a informação é transportada, o protocolo de

Page 49: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

43

comunicação, a velocidade de transmissão, a dimensão dos dados, o controlo e o

diagnóstico de erros. Para além destes é importante saber os tempos de transmissão.

2.7.3 Descrição de algumas redes

A rede CAN (Controller Área Networks) foi um modelo proposto por Robert Bosch em

1980 para interconexão de componentes de controlo em veículos. Rede proposta para um

ambiente com alto nível de ruído induzido a grandes oscilações de alimentação, o que

facilita a sua aplicação em ambientes industriais. Tem como principais características a

prioridade de mensagens, os tempos de latência garantidos, a flexibilidade de

configuração, a consistência dos dados, a detecção e a sinalização do erro e a distinção

entre erros temporários e falhas permanentes. A sua utilização e configuração são simples

(JPI – Just Plug IN), utilizando par traçado (blindado ou não) ou fibra óptica, com um

máximo de 20 nós (versão lenta) a 125 kbit/s e 30 nós (versão rápida) a 1Mbit/s, sendo a

detecção de erros extremamente eficaz, confiável e robusta em situações adversa; o

número máximo de unidades é 110 para comprimentos estimados em projectos de 500m

a 1 km. A relação do comprimento máxima da rede com a taxa de transmissão é indicada

na Fig 2.25.

Figura 2.25 Relação do comprimento máximo da rede com a taxa de transmissão na rede CAN

A rede RS485 (Fig 2.26) é também uma hipótese utilizada na automação industrial, com

comunicação série, sendo uma solução simples e barata, fazendo a interligação por dois

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Autómatos programáveis

44

fios, com um modo de acesso master/slave e um máximo de 32 nós e transmissão de 9,6

ou 19,2 kbit/s.

Figura 2.26 Rede RS485

A rede DeviceNet é uma rede de comunicação de baixo custo idealizada para interligar

equipamentos industriais, tais como: sensores indutivos de proximidade, sensores

capacitivos, sensores fotoeléctricos, válvulas, solenóides, motores de passo, sensores de

processos, leitores de códigos de barras, variadores de frequência, painéis e interfaces de

operação. É um dos três standards abertos da (ODVA), sendo os outros o ControlNet e o

Ethernet/IP, com a CAN na camada de aplicação, velocidade de 125kbps (500m), 250, or

500kbps, admitindo até 64 dispositivos por rede, com sinal diferencial (CAN high + CAN

low), com 11 bits arbitrários de identificação (ID) e com alimentação disponível no

barramento. Os tipos de comunicação podem ser ponto-a-ponto ou Multicast (Polled, o

escravo só responde quando o master faz um pedido; Strobed, o master envia uma

mensagem por difusão e todos os escravos respondem com a informação do seu sensor,

usado somente para sensores simples como por exemplo foto sensores e fins de curso;

Change-of-State, o escravo envia uma mensagem para o master sempre que detecta

alterações na informação do sensor; Cyclic, o escravo envia uma mensagem para o

master periodicamente). A Fig 2.27 mostra algumas aplicações da rede DeviceNet.

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Autómatos programáveis

45

Figura 2.27 Aplicações da rede DeviceNet

A rede Profibus (Fig 2.28) distingue equipamentos Master e Slave. Os masters controlam

a transmissão dos dados no barramento, podem emitir mensagens quando quiserem, sob

reserva de obter o acesso à rede. Os slaves são equipamentos periféricos (tipicamente

blocos de entradas e saídas, inversores, válvulas terminais, sensores, actuadores) que não

têm autorização para aceder ao bus e as suas acções limitam-se ao processamento das

mensagens recebidas ou à transmissão de mensagens a pedido do master.

Figura 2.28 Profibus (Process Field Bus)

A camada física da Profibus and FOUNDATION Fieldbus é standard IEC61158, com

uma velocidade de 31,25 kbps, com até 32 dispositivos por segmento (mais com

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Autómatos programáveis

46

repetidores), sinal diferencial, alimentação disponível no barramento, e distância até

1900m (mais repetidores). Tem um máximo de 127 elementos e um ritmo de transmissão

de 9600 bits/s a 12 Mbits/s. A relação entre a taxa de transmissão e o comprimento

máximo na rede Profibus está ilustrado na Fig 2.29.

Figura 2.29 Relação entre a taxa de transmissão e o comprimento máximo na rede Profibus

A camada de aplicação na rede Profibus, Fig 2.30, está dividida em três protocolos de

transmissão, Fig 2.31, designados por perfis de comunicação, com funções bem

definidas, tal como:

- Perfil DP (Rede de Dispositivos) é o perfil de comunicação mais difundido na indústria

e o mais utilizado devido à sua rapidez, à sua performance e à sua ligação a baixo custo,

Fig 2.32. Este perfil está reservado à comunicação entre automatismos e periféricos não

centralizados, constitui a transmissão clássica de sinais paralelos de 24V e os sinais

analógicos em anel 4-20mA;

- Perfil FMS (Fieldbus Message Specification) é um perfil universal, sobressai nas tarefas

de comunicação exigentes e é acompanhado de múltiplas funções aplicativas evoluídas,

gerando a comunicação entre equipamentos inteligentes (redes de computadores

programáveis, sistemas de controlo de processos, painéis de operação, PC’s, etc.).

Submetido à evolução do Profibus e à persuasão do mundo TCP/IP ao nível de célula, é

de constatar que o perfil FMS tem um papel cada vez menos importante na comunicação

industrial do futuro;

- Perfil PA (Process Automation) aplica-se na comunicação das indústrias de processo,

acoplamento de instrumentos de medida e controladores programáveis, sistemas de

Page 53: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

47

controlo de processo, PC’s. A transmissão de dados e de energia é feita através do mesmo

cabo.

Figura 2.30 Rede Profibus

Figura 2.31 Perfis de comunicação da rede Profibus

Estes perfis têm por objectivo definir a forma como os dados são transmitidos em série

pelo utilizador sobre um mesmo suporte físico.

A rede ISP é baseada na standard alemã DIN STD 19245, a extensão para Profibus é a

Device Description Language (DDL) que permite a adição e configuração simples de um

instrumento do sistema. É um barramento de campo industrial standard a nível Europeu

Page 54: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

48

que se aplica em interligações de dispositivos de campo de entradas e saídas, tanto com

PLC como com PC.

Figura 2.32 Profibus DP

A rede Fieldbus, Fig 2.33, é uma rede de comunicação utilizada na indústria para ligar

equipamentos de campo, tais como controladores, transdutores, actuadores e sensores. É

uma rede digital, multi-ponto, barramento série, substitui os sinais analógicos de 4-

20mA. Cada equipamento de campo dispõe de processamento de cálculo de baixo custo

(equipamentos inteligentes), pode executar operações de diagnóstico, controlo,

manutenção e comunicação bidireccional. A Fieldbus substitui as redes centralizadas de

controlo por redes distribuídas. A rede tem capacidade de grandezas digitais e analógicas,

utiliza o par trançado com blindagem, tem um máximo de 32 nós e velocidades de

transmissão de 31,25 kbps.

As camadas da rede do protocolo Fieldbus são quatro:

- Physical Layer, define o meio de comunicação (pode ser vista como a substituição do

standard 4-20mA);

- Data Link Layer, monitoriza as comunicações e as detecção de erros;

- Application Layer, formata os dados em mensagens legíveis por todos os equipamentos

da rede e fornece os serviços de controlo para a camada do utilizador;

Page 55: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

49

- User Layer, liga todos os equipamentos num ambiente de aplicação. Utiliza funções de

controlo de alto nível.

Figura 2.33 Arquitectura das redes Fieldbus

A utilização da rede Fieldbus tem como vantagens o baixo custo inicial, um baixo custo

de manutenção e baixos custos devidos à melhoria do sistema.

Ao nível do custo inicial temos uma redução do número de fios, pois cada equipamento

necessita apenas de uma linha com 2 fios (inclui alimentação e transmissão de dados), a

existência de um sistema multi-ponto possibilita uma redução de 5:1 no custo de ligação,

o custo do equipamento é menor, requer menos mão de obra na instalação que os

sistemas convencionais e é simples de projectar, pois são sistemas menos complexos e

rápidos.

Os custos de manutenção são também reduzidos, devido ao facto de serem sistemas mais

simples e mais fiáveis, necessitando de menos manutenção. Por estarem todos os sistemas

ligados em rede, o operador consegue visualizá-los e avaliar as suas interacções, o que

permite detectar mais facilmente eventuais avarias, diminuindo tempos de paragem. É

possível o diagnóstico on-line de cada equipamento, incluindo funções de manutenção

preventiva e calibração de equipamentos.

Page 56: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

50

Há um aumento da performance do sistema, permitindo maior flexibilidade no projecto, e

os procedimentos do controlo podem residir nos equipamentos de campo, reduzindo a

dimensão do sistema global de controlo. Obtém-se uma diminuição dos custos globais do

sistema e a possibilidade de expansão. Também, a recolha de dados dos equipamentos de

campo são simplificados, e a comunicação é bidireccional entre os equipamentos de

campo e os equipamentos de controlo ou entre equipamentos de campo. Os equipamentos

de campo podem ser calibrados, inicializados, operados e reparados mais rapidamente do

que a instrumentação analógica convencional, reduzindo os tempos de operação do

sistema. Tem ainda como vantagens a possibilidade de expansão do sistema ou adição de

outros equipamentos de campo de simples execução, sem necessidade de interface ou

conversores. O produto envolve 4 camadas e serviços de gestão, não tendo o utilizador

que se preocupar com a Data Link Layer nem com a Application Layer, ou seja, só se

preocupa com a physical Layer e User Layer. O utilizador apenas deve ter alguns

conhecimentos sobre os serviços de gestão, para o caso de ocorrerem avarias e assim

poder tratar a informação gerada pelo sistema.

2.7.4 Redes locais

As características das redes locais são classificadas com ambientes de supervisão, de

gestão de projecto e planeamento; operam a ritmos entre a dezena e uma centena de

Mbps com grandes pacotes de informação; detêm menos determinismo que nas redes de

campo; utilizam cabo coaxial ou fibra óptica; actualmente utilizam predominantemente

Redes Ethernet.

2.7.4.1. Ethernet industrial

Esta rede tem como vantagens o baixo custo de hardware para LAN e WAN, a grande

disponibilidade no mercado, a compatibilidade entre diferentes fabricantes, a utilização

Page 57: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómatos programáveis

51

de cabo coaxial e de fibra óptica, os ritmos de transmissão de 1Mbps a 1Gbps. Tem como

desvantagem o determinismo, ou seja, o tempo de resposta insuficiente para algumas

aplicações, não havendo solução para segurança intrínseca e dificuldade de sincronismo a

nível de microsegundos.

2.7.4.2 Análise actual sobre as redes industriais

Existe uma grande diversidade de soluções nas redes de campo actuais. A decisão deve

ser tomada com base em custos, performance, segurança e fiabilidade. A arquitectura de

futuro tende a ser uma combinação da rede Ethernet com redes de campo já existentes, tal

como se ilustra na Fig 2.34. A rede de gestão tem como objectivo a supervisão, o

comando, o planeamento e a banco de dados. A rede de controlo tem como objectivo o

controlo em tempo real, a segurança e a interface. A rede de campo tem como objectivo a

aquisição das variáveis e a actuação sobre equipamentos. As redes de campo actuais

continuarão a ter grande importância, a estratégia é aproveitar o que existe em redes de

campo, protocolos Ethernet e Internet e protocolos e padronizações existentes na área

industrial. O objectivo é alcançar o determinismo, velocidade, volume de dados,

flexibilidade e compatibilidade numa única rede.

Figura 2.34 Interligação de redes

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Capítulo 3

AUTÓMATO TWIDO DA SHENEIDER ELECTRIC

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Autómato TWIDO

55

3.1 O autómato TWIDO

Existem no laboratório de automação e robótica cinco autómatos Twido, sendo quatro

modulares, com alimentação externa a 24VDC, e um compacto com alimentação directa

da rede a 230 VAC.

Estes autómatos têm memória RAM e EEPROM, uma parte da memória é acedida em

formato de bit e a outra parte em formato de 16bits. Na memória de palavras encontra-se

o programa da aplicação, os dados referentes à aplicação e às constantes.

De seguida procede-se a uma breve descrição destes autómatos. Faz-se notar novamente

que estas folhas não pretendem substituir os manuais do autómato, mas antes

proporcionar as noções básicas que permitam desde logo levar a cabo os trabalhos

propostos, bem como o projecto de desenvolvimento na parte prática da disciplina.

Twido compacto e modular

Todos os autómatos, compactos ou modulares, conforme a sua base (tipo de alimentação,

I/O na própria base, capacidade de comunicação etc.), havendo uma referência, sempre

diferente, para cada tipo de base e/ou módulos, que deverão ser sempre definidos no

início da criação de um programa (o programa é desenvolvido, com os endereços e

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Autómato TWIDO

56

símbolos, para uma determinada base e/ou uma base eos módulos de expansão que se

entendam necessários).

De seguida indicam-se as Linguagens, Objectos, Instruções e Funções que o autómato\

Twido utiliza.

3.2 Linguagens, objectos, instruções e funções

3.2.1 Linguagens

Um programa é constituído por uma sequência de malhas (Linguagem Ladder) ou de

frases (Linguagem List).

O TwidoSoft possui uma funcionalidade reversível, permitindo converter um programa

em linguagem List para a linguagem Ladder, e vice-versa:

• Possibilidade de estruturar o programa recorrendo a Labels (%Lx);

• Um programa pode ser constituído por sub-programas para as funções repetitivas;

• Os sub-programas são chamados numa malha (Ladder) ou numa frase (List).

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Autómato TWIDO

57

Exemplo: o sub-programa "cálculo de débito" é utilizado para a gestão das bombas n° 1, 2 e

3.

Linguagem “Logic Ladder”

Analogia linguagem Ladder Logic/esquema eléctrico

A linguagem Ladder Logic é uma sequência de malhas onde cada malha contém uma

página de 7 linhas e 11 colunas. Cada célula pode conter um contacto ou uma bobina, ou

uma ligação.

A analogia entre um esquema eléctrico e a linguagem Ladder Logic é muito perceptível.

Princípio de processamento da linguagem Ladder

Sequência do processamento da linguagem Ladder Logic:

• Processamento malha a malha (RUNG);

• Processamento de cima para baixo;

• Processamento da esquerda para a direita.

Page 64: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

58

Contactos

Bobinas

Linguagem List

Noção da frase List.

Em linguagem List, denomina-se “frase" de programa à malha da linguagem Ladder

Logic.

Regras de escrita duma frase de programa

• Cada instrução é escrita numa linha;

• A primeira instrução da frase começa por LD (carregamento);

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Autómato TWIDO

59

• Cada instrução é composta por 2 zonas:

• O nome da instrução (composta da acção e do tipo de objecto);

• O nome do objecto sobre o qual se aplica a instrução.

A analogia Ladder Logic/LIST

3.2.2 Objectos

A memória da aplicação é constituída principalmente por 2 zonas:

• Zona do programa do utilizador;

• Zona dos dados do utilizador.

O tamanho do programa do utilizador depende da aplicação.

Page 66: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

60

Para os dados do utilizador, o Twido propõe 2 mecanismos:

• Modo automático: o TwidoSoft atribui os dados do utilizador necessários ao

programa escrito;

• Modo configurado: em que é o utilizador que atribui o tamanho disponível por

tipo de objectos (palavras, contadores, temporizadores…).

O menu Autómato/Status memória permite efectuar essa configuração.

É possível conhecer o conjunto das informações relativas à ocupação da memória do

autómato (Menu Autómato/Status memória).

• Bits/palavras/constantes memória: Número de variáveis %Mi, %Mwi, %Kwi

utilizadas pela aplicação;

• Salvaguarda: Tamanho da aplicação salvaguardada;

• RAM = EEPROM: identidade da memória RAM e da memória EEPROM;

• Dados memória disponível: Capacidade de memória disponível (excepto

programa);

• Código executável: Tamanho do programa;

• Dados do programa: Número de palavras utilizadas pelos dados da aplicação;

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Autómato TWIDO

61

• Modif. « on line »: Capacidade da memória atribuída para as modificações em

modo ligado;

• Código memória disponível: Capacidade da memória de programa disponível.

Um bit interno é o equivalente de um relé auxiliar.

M bit interno.

n número do bit

%M0, %M1, ...,%M127: 128 bits comuns a todos os autómatos Twido compacto 10E/S e

16E/S.

%M128 a %M255: 128 bits suplementares para os outros autómatos Twido.

Page 68: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

62

Exemplo: síntese do estado das diferentes entradas.

Objectos palavras simples: %MWn

Palavras de 16 bits contendo um valor inteiro e utilizadas para ordenar os valores na

memória dos dados durante a execução do programa. (exemplo %MW 50 = 14578).

MW palavra simples (3000 máx.).

Objectos palavras duplas: %MDn

Palavras de 32 bits contendo um valor inteiro (exemplo %MD 12 = 99845).

MD palavra dupla (1500 máx.).

Objectos palavras flutuantes: %MFn

Palavras de 32 bits contendo um valor real (exemplo %MF 22 = 3,55).

MF palavra flutuante (1500 máx.)

Page 69: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

63

Exemplo: Utilização das palavras.

Objectos Constantes simples: %KWn

As constantes servem para armazenar os valores pré-definidos e não modificáveis pelo

programa. (exemplo %KW 50 = 14578), % objecto.

KW constante simples (256 máx).

Objectos Constantes duplos: %KDn

Constantes de 32 bits contendo um valor inteiro (exemplo %KD12 = 99845)

KD constante dupla (128 máx.).

Objectos Constantes flutuantes: %KFn

Constantes de 32 bits contendo um valor real (exemplo %KF22 = 3,55).

KF constante flutuante (128 máx.).

Page 70: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

64

Exemplo: Utilização das constantes.

Endereçamento de um bit numa palavra: %MWn : Xi

O TwidoSoft permite extrair um dos 16 bits das palavras. O endereço de uma palavra está

então completo pela ordem do bit que queremos extrair:

% objecto.

MW palavra simples.

n número da palavra.

i : posição do bit nas palavras.

Exemplos:

%MW5:X6 = bit número 6 da palavra interna %MW5

%QW5.1:X10 = bit número 10 da palavra de saída %QW5.1

Repartição das palavras

As palavras simples, duplas e flutuantes coexistem na mesma zona da memória.

Exemplo: a palavra dupla %MD0 é composta pela palavra %MW0 e pela palavra

%MW1.

É necessário prestar atenção à numeração e ao tipo das palavras utilizadas.

Page 71: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

65

Ao utilizar uma palavra dupla %MD1, não podem ser utilizadas palavras simples %MW1

e %MW2, e as palavras duplas %MD0 e %MD2, porque as casas de memória já estão

utilizadas (Ver a seguinte tabela).

Tabelas

Tabela de bits: %Mi:L

Tabela de palavras simples: %MWi:L

Tabela de palavras duplas: %MDi:L

Tabela de palavras vírgula flutuante: %MFi:L

i: endereço do início da tabela.

L: número de elementos da tabela

Exemplo: Tabela de 7 palavras.

Identificação de um objecto numa tabela: %MWx[%Mwy]

Pode ser utilizado um índice para aceder a um objecto de uma tabela.

Page 72: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

66

Exemplo:

%MW10 [%MW20] é uma palavra onde a referência é composta da referência directa 10

e do conteúdo da palavra %MW20. Se o valor da palavra %MW20 for 3, escrever em

%MW10 [%MW20] é equivalente a escrever em %MW13 (10 + 3).

Bits sistema: %Si

Os bits sistema %S0 a %S127 vigiam o bom funcionamento do autómato assim como a

boa execução do programa da aplicação.

Arranque a frio: %S0

Normalmente a 0, colocado a 1 por:

• Recuperação da alimentação com perda de dados (falha de bateria);

• Programa utilizador;

• Substituição de cartucho;

• Premindo o botão RESET.

Bit colocado a 1 durante o 1º ciclo completo. Volta a 0 antes do ciclo seguinte.

Arranque a quente: %S1

Normalmente a 0, é colocado a 1 por:

• Recuperação da alimentação com salvaguarda dos dados;

• Programa utilizador.

Page 73: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

67

Bit colocado a 0 pelo sistema no fim do 1º ciclo completo e antes da actualização das

saídas.

Base de tempo: %S4 a %S7

%S4 10 ms

%S5 100 ms

%S6 1 s

%S7 1 min

Colocação a zero das saídas: %S9

No estado 1, força o valor das saídas a 0 quando o autómato está em modo de execução

(RUN), No estado 0, as saídas são actualizadas normalmente.

Defeito das entradas/saídas: %S10

Normalmente a 1. Este bit pode ser colocado a 0 pelo sistema quando detectado algum

erro nas E/S.

Palavras sistema: %SWi

Estas palavras %SW0 a %SW127 geridas pelo autómato permitem várias funções:

• Acesso aos dados provenientes directamente do autómato lendo as palavras

%SWi;

• Realização das operações na aplicação (exemplo: actualização dos blocos

horodatadores).

Eis alguns exemplos:

Tempo de ciclo do autómato: %SW0

Modifica o tempo de ciclo do autómato definido no momento da configuração com a

ajuda do programa do utilizador no editor da tabela de animação.

Page 74: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

68

Estado do autómato: %SW7

Cada bit desta palavra corresponde a um parâmetro do estado do autómato.

• Bit [0]: salvaguarda/restauração em curso;

• Bit [1]: configuração do autómato em curso;

• Bit [15]: Pronto para executar.

Estado do autómato: %SW6

0 = NO CONFIG

2 = STOP

3 = RUN

4 = HALT

Função horodatador: %SW49 a %SW53

%SW49: Dia da semana

%SW50: Segundos

%SW51: Horas e minutos

%SW52: Mês e dia

%SW53: Século e ano

3.2.3 Instruções

Operandos autorizados

Os valores 0 ou 1:

• As entradas e saídas do autómato (%I… e %Q…);

• Todos os bits, quer sejam de sistema, internos, etapas, etc…;

• As expressões de comparação ([%Mwi<1000] por exemplo).

Page 75: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

69

Instruções lógicas “E”

A operação lógica E é representada:

• Em Ladder pela colocação em série dos contactos;

• Em List pela instrução AND (e as suas derivadas ANDN, ANDR e ANDF).

Exemplo: Utilização da instrução lógica AND.

Instruções lógicas “OU”

A operação lógica OU é representada:

• Em Ladder pela colocação em paralelo dos contactos;

• Em List pela instrução OR (e suas derivadas ORN, ORR e ORF).

Page 76: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

70

Exemplo: Utilização da instrução lógica OR.

Instruções lógicas OU exclusivo

O exemplo abaixo explica as 2 técnicas para escrever esta instrução:

Operações aritméticas entre dois operandos inteiros ou sobre um operando

inteiro

Diferentes tipos de instruções aritméticas

Page 77: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

71

Sintaxe

Exemplo

Comparação entre dois operandos

Diferentes tipos de comparações

Exemplo

Instruções lógicas

As instruções lógicas permitem efectuar as operações lógicas entre dois operandos ou

sobre um operando: AND, OR, XOR, NOT.

Page 78: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

72

Instruções de shift

As instruções de shift deslocam os bits de um operando um certo número de posições

para a direita ou para a esquerda: SHL, SHR, ROL, ROR.

Instruções de conversão

As instruções de conversão permitem efectuar a conversão entre as diferentes

representações numéricas:

• BTI (Conversão: BCD -> binário);

• ITB (Conversão: Binário -> BCD).

Instruções de conversão entre palavras simples e duplas

• LW (extracção do bit menos significativo duma palavra dupla para uma palavra

simples);

• HW (extracção do bit mais significativo duma palavra dupla para uma palavra

simples);

• CONCATWC (junta duas palavras para numa dupla palavra);

• DWORD (converte uma palavra de 16 bits numa dupla palavra de 32 bits).

Instruções aritméticas

Page 79: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

73

Exemplo

Instruções trigonométricas

Instruções de conversão

Exemplo

Instruções de conversão inteiros/flutuantes

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Autómato TWIDO

74

Instruções em tabelas

Soma Comparação Procura de posição Procura do Max. e Min.

Procura Deslocação Ordenação Média

Exemplo

Page 81: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

75

Exemplo

Cálculo do débito médio a partir de valores analógicos armazenados numa tabela

%MF100:10.

Instruções de salto em linguagem List

As instruções de salto têm por efeito interromper imediatamente a execução de um

programa e de o retomar a partir da linha referenciada por uma etiqueta %Li.

• JMP: salto de programa incondicional;

• JMPC: salto de programa se o resultado da lógica precedente for 1;

• JMPCN: salto de programa se o resultado da lógica precedente for 0.

Exemplo

Page 82: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

76

Instruções de sub-rotinas

As instruções de sub-rotinas activam a execução de uma sub-rotina, depois retorna ao

programa principal.

• SRn: chamada da sub-rotina;

• RET: retorno ao programa principal.

Ícone sub-rotina em Ladder. Utilizar o menu estendido (F12)

Instruções de fim do programa

• END: fim de programa incondicional;

• ENDC: fim de programa se o resultado da instrução do teste precedente for 1;

• ENDCN: fim de programa se o resultado da instrução do teste precedente for 0.

Em Ladder utilizar o menu estendido (F12)

Reserva de linhas em List

A instrução NOP não efectua nenhuma operação. Utilizar esta instrução para «reservar»

as linhas dum programa afim de poder inserir instruções posteriormente, sem modificar

os números das linhas.

Page 83: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

77

3.2.4 Funções

Temporizadores

Os temporizadores permitem utilizar a noção de atraso. A sua simbolização é a seguinte:

% TM n (0<n<127).

Existem três tipos de temporizadores:

• TON: atraso à operação;

• TOF: atraso à inoperação;

• TP: temporização de impulso.

Temporizador tipo TON

O temporizador de tipo TON tem por função atrasar a operação da saída em relação à

entrada através de um tempo preciso. Quando a entrada IN é validada, o tempo inicia. A

saída Q é validada quando o tempo termina (%TM0.V=%TM0.P).A saída Q passa ao

estado lógico “baixo” ao mesmo tempo que a entrada.

Page 84: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

78

Temporizador tipo TOFF

O temporizador de tipo TOFF tem por função atrasar a desabilitação da saída em relação

à entrada através de um tempo preciso. Quando a entrada IN é validada, a saída Q é

validada. Quando a entrada é desactivada inicia a temporização. Quando termina o tempo

(%TM0.V=%TM0.P), a saída é desactivada.

Temporizador tipo TP

O temporizador de tipo TP tem por função gerar um impulso de duração precisa. Quando

a entrada IN é validada, o tempo arranca e a saída Q é validada. Pára quando

%TM0.V=%TM0.P e a saída Q passa ao estado lógico “baixo”. O tempo válido de Q é

sempre o mesmo.

Page 85: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

79

Sintaxe

Contadores

Os contadores crescentes ou decrescentes permitem contar ou descontar os impulsos. Um

valor de pré-selecção é registado (%C0.P) e a cada impulso na entrada da contagem (CU)

ou da descontagem (CD), o valor actual (%C0.V) muda. Quando %C0.V=%C0.P, a saída

D está no estado alto.

Sintaxe

Page 86: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

80

Nota: Quer se trate de um temporizador ou de um contador, é adequado assinalar o

campo intitulado "regulação", pois este permite alterar o valor de pré-selecção. Com

efeito este parâmetro pode ser modificado graças à tabela de animação no caso de

seleccionado esse campo.

Programadores cíclicos (tambor)

Os programadores cíclicos são o equivalente das cames mecânicas. A cada passo,

corresponde o estado dos bits internos ou das saídas. Estes estados são definidos na

configuração do programador cíclico. A sua notação é a seguinte: %DRn.

Sintaxe

A entrada R permite posicionar-se no passo 0, a entrada U permite passar ao passo

seguinte e a saída F indica o último passo

Configuração com o TwidoSoft

Para programar um programador cíclico utilizar o menu estendido (F12).

Page 87: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

81

Para configurar um programador:

1. Indicar o número do programador.

2. Indicar o número de passos.

3. Preencher a matriz. Para isso, basta activar ou desactivar cada bit clicando no

quadrado correspondente.

4. Indicar o nome das saídas ou dos bits internos correspondentes a cada bit do

programador

Horodatador

A instrução horodatador permite comandar as saídas em função dos horários pré-

definidos sem uma linha do programa.

Configuração com o TwidoSoft

1. Efectuar duplo clique sobre os Blocos horodatadores.

2. Indicar o número do horodatador.

3. Activar o campo "configurado".

4. Preencher os campos correspondentes: mês, data, hora e dia da semana.

5. Indicar o bit de saída ou interno que deve ser activado durante esse período.

Page 88: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

82

3.3 O Software TWIDO

O software TwidoSoft permite programar e actualizar todas as aplicações da gama

Twido.

Explorador da aplicação

Page 89: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

83

Preferências do utilizador

Esta função permite definir as preferências do utilizador relacionadas com a utilização

dos editores Ladder e List, a visualização das barras de ferramentas e a comunicação

PC/Autómato.

Seleccionar o menu Ficheiro/Preferências.

Gestão das ligações

O botão Gestão das ligações permite definir as ligações PC/Autómato.

• Ligação autómato local: COM1, COM2, USB;

• Ligação autómato distante: modem.

Protecção da aplicação PC por palavra chave

Activar a palavra-chave para proteger o acesso a uma aplicação.

Page 90: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

84

Seleccionar o menu Programa/Alterar password

Gestão das ligações TCP/IP Ethernet entre o TwidoSoft e o autómato

Possibilidade de realizar uma ligação TCP/IP Ethernet entre o PC o TwidoSoft e um

autómato TWDLCAE40DRF

Protecção por password da aplicação PC

As passwords permitem controlar o acesso a uma aplicação.

Seleccionar o menu Programa/Alterar a password.

Gestão das ligações TCP/IP Ethernet entre o TwidoSoft e o autómato

Page 91: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

85

Gestão das ligações

Uma instalação pode ter diferentes autómatos Twido com diferentes versões de firmware,

e logo ter vários níveis de capacidade. A gestão dos níveis das funções permite

determinar o nível da função que se pretende na aplicação.

Se o nível da função Twido for inferior ao nível requerido pela aplicação, uma mensagem

pede para actualizar o firmware do Twido ou a baixar o nível da função e proceder às

alterações necessárias na aplicação.

Page 92: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

86

3.4 Configuração do “HARDWARE”

Definir o autómato base

Inicialmente é importante definir o autómato base. Pois de acordo com essa selecção

algumas opções não estarão disponíveis.

Há dois métodos para trocar o autómato base:

• Seleccionar no menu Material/trocar o autómato base…, e depois seleccionar o

autómato.

• No explorador da aplicação efectuar um clique-direito sobre o autómato base

depois seleccionar Trocar o autómato base… em seguida seleccionar o autómato.

Acrescentar módulos

É possível acrescentar até sete módulos de expansão a um autómato base (Esse número

depende do modelo do autómato, no máximo dois módulos de expansão AS-i)

Seleccionar o menu Material/Acrescentar um módulo… ou efectuar um clique sobre o

bus de expansão.

Page 93: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

87

Acrescentar uma opção

Para acrescentar uma opção hardware (relógio, adaptador de comunicação).

Há dois métodos para acrescentar uma opção:

• Seleccionar no menu Material/Juntar uma opção… e seleccionar a opção

pretendida.

• No explorador da aplicação efectuar um clique sobre Material depois clicar sobre

Acrescentar uma opção… e seleccionar a opção pretendida.

Page 94: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

88

Acrescentar um “modem”

Para acrescentar e configurar um modem:

1. Seleccionar o menu Material/Acrescentar um modem… o modem é

adicionado à configuração.

2. Efectuar um clique sobre Modem e seleccionar Propriedades.

3. Seleccionar o modem a configurar (modems suportados pelo TwidoSoft, ou

modems utilizadores previamente configurados).

Configuração das entradas

A configuração das entradas permite definir certos parâmetros do hardware: filtragem,

utilização em comando RUN/STOP, …). Existem igualmente dois métodos para esse

processo:

• Seleccionar o menu Material/Configuração das entradas e configurar os

parâmetros pretendidos;

• No explorador da aplicação efectuar um clique-direito sobre base depois clicar

sobre Editar a configuração das entradas.

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Autómato TWIDO

89

Filtragem: A filtragem das entradas reduz os ruídos na entrada de um autómato.

Memorizado: A memorização do estado permite capturar e registar os impulsos nas

entradas com duração inferior a um ciclo do autómato.

Run/Stop: Pode-se utilizar a entrada Run/Stop para executar ou parar um programa.

Configuração das saídas

A configuração das saídas permite definir certos parâmetros do hardware. Existem

igualmente dois métodos para esse procedimento:

• Seleccionar o menu Material/Configuração das saídas e configurar os

parâmetros pretendidos.

• No explorador da aplicação efectuar um clique-direito sobre base e depois clicar

sobre Editar a configuração das saídas.

Estado do autómato

Uma só saída pode representar o estado do autómato e ser utilizada para os circuitos de

segurança externos ao autómato, ligados à alimentação eléctrica.

• Se o autómato está em RUN, a saída é colocada a 1.

• Se o autómato está em STOP ou ERROR, a saída é colocada a 0.

Page 96: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

90

3.5. Exemplo de aplicação

De seguida, com o intuito de apresentar sucintamente e de forma expedita as

potencialidades do PLC, quer da perspectiva do “hardware”, quer da perspectiva do seu

“software”de programação, é apresentada a elaboração passo a passo de uma aplicação

para um sistema de rega automatizado, tal como representado de forma esquemática na

Fig. 3.1.

Figura 3.1 Esquema de um sistema de rega automatizado

Descrição do processo

O sistema de rega é realizado a partir da água armazenada no reservatório da Fig. 3.1.

Assim que o reservatório estiver cheio, a rega pode ser iniciada.

Enchimento do reservatório

O reservatório é alimentado por uma bomba.

A bomba arranca:

• quando é detectado um nível baixo;

• quando a rega termina.

• A bomba pára:

• quando o nível de água atinge o topo do reservatório.

Page 97: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

91

Rega

Assim que o reservatório estiver cheio e depois de um período de espera de 5 min a rega é

iniciada durante 25 min.

Modos de marcha da instalação

• O botão PARAGEM permite parar a rega e a bombagem em caso de

problema;

• O botão MARCHA permite arrancar a instalação.

3.5.1 Análise da aplicação

Características da aplicação

A fase de análise consiste em determinar as diferentes necessidades da aplicação em

termos de entradas/saídas, do “tamanho” do autómato, da capacidade da memória e de

todas as opções pretendidas. Pretende-se igualmente determinar como deverá ser

realizado o programa.

Definição das entradas

• Uma entrada para detecção de nível alto;

• Uma entrada para detecção de nível baixo;

• Uma entrada para PARAGEM;

• Uma entrada para MARCHA.

Definição das saídas

• Uma saída para comando da bomba;

• Uma saída para comando da válvula de rega.

Para a aplicação em causa iremos necessitar de 4 entradas digitais e 2 saídas digitais, a

aplicação pode ser facilmente realizada com um autómato Twido Compact 10 E/S (6

entradas digitais e 4 saídas digitais), Fig. 3.2.

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Autómato TWIDO

92

Figura 3.2 Autómato Twido Compact 10 E/S (Alimentação e I/O para a aplicação)

Estrutura do programa

A aplicação comporta 2 funções: o enchimento do reservatório e a rega.

Estrutura do programa - parte reservatório:

A bomba arranca:

• assim que é detectado o nível baixo, ou

• assim que terminada a rega, ou

• assim que é seleccionada a condição de Marcha

A bomba pára:

• Assim que é atingido o nível alto, ou

• assim que é seleccionada a condição de Paragem.

Assim que a bomba arranca, é realizada uma realimentação do comando, Fig. 3.3.

Page 99: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

93

Figura 3.3 Diagrama de contactos para aplicação especificada

Estrutura do programa - parte da rega

A rega começa:

• assim que o nível alto é detectado, e

• depois de uma temporização 5 min.

A rega termina:

• ao fim de 25 min, ou

• assim que é seleccionada a condição Paragem.

Figura 3.4 Esquema funcional para aplicação especificada

O programa pode ser realizado em:

• Linguagem esquema de contactos: Ladder Logic

• Linguagem lista de instruções: List

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Autómato TWIDO

94

3.5.2 Ligação do autómato

Estando definidas todas as entradas/saídas o autómato pode ser ligado. Para este exemplo,

basta alimentar o autómato e proceder as ligações conforme os esquemas fornecidos pelo

fabricante. A Fig. 3.5 mostra o esquema de ligações, bem como os “Leds” de indicação e

a respectiva funcionalidade.

Figura 3.5 Esquema de ligações e “Leds” de indicação

Configuração do autómato

Com o software TwidoSoft podemos:

• criar uma nova aplicação;

• definir a base do autómato TWIDO.

Princípio da realização

Para criar a nova aplicação procede-se da seguinte forma, Fig. 3.6:

1. Seleccionar o menu Ficheiro/Novo;

2. No explorador, clicar sobre o tipo de base e seleccionar o menu Alterar a

base do autómato;

3. Seleccionar a base e validar em Alterar;

4. Seleccionar o menu Ficheiro/Gravar para salvaguardar a aplicação.

Page 101: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

95

Figura 3.6 Criação de uma nova aplicação

3.5.3 Criação do programa

Esta aplicação será programada em linguagem Ladder Logic.

Do ponto de vista da programação, as entradas e as saídas físicas são associadas aos

objectos do autómato pelos símbolos, tal como se mostra na Tab. 3.1.

Tabela 3.1 Endereçamento e símbolos atribuídos

Declaração dos símbolos

O processo de declaração dos símbolos é o seguinte, Fig. 3.7:

1. No explorador, clicar sobre Símbolos e seleccionar Editar;

2. Introduzir o Símbolo e validar;

3. Introduzir o Objecto e um comentário como opção.

Page 102: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

96

Figura 3.7 Atribuição de símbolos a endereços

Configuração dos temporizadores

A aplicação faz uso de dois temporizadores:

• %TM0: atraso da rega (TON)

• %TM1: duração da rega (TP)

• Para facilitar a actualização da aplicação, é definida a seguinte regulação:

• TON = 5 s

• TP = 25 s

A configuração dos temporizadores é conseguida da seguinte forma, Fig. 3.8:

1. No explorador, clicar sobre Temporizadores e seleccione Editar.

2. Indicar o nº do temporizador, o tipo, a base de tempo e o valor de

préselecção.

Figura 3.8 Configuração dos temporizadores

Page 103: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

97

Elaboração do programa

Elaboração do programa de acordo com as informações já descritas.

O programa compreende 2 partes, Fig. 3.9:

• programa Enchimento Reservatório;

• programa Rega.

Para cada parte é apresentada a estrutura do programa a realizar, o modo de operação,

assim como uma demonstração.

(a)

(b)

Figura 3.9 (a) Estrutura do programa, (b) programa enchimento reservatório

Page 104: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

98

Na Fig. 3.10 são indicados os seguintes passos definir o programa Enchimento

reservatório:

1. no explorador, clicar sobre Programa e seleccionar Editor Ladder;

2. clicar sobre o ícone Inserir para criar a 1ª malha (“rung”);

3. clicar sobre o ícone representando o contacto;

4. clicar sobre a célula destinatária;

5. clicar sobre o contacto e escolher o símbolo ou o objecto;

Figura 3.10 Passos para a programação

A Fig 3.11 mostra a estrutura do programa enchimento do reservatório já introduzido.

Figura 3.11 Programa Enchimento Reservatório

A Fig. 3.12 mostra o programa Rega

Page 105: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

99

(a)

(b)

Figura 3.12 (a) Temporização TM0 que atrasa o arranque da rega (TON), (b)

temporização TM1 que controla a duração da rega (TP)

Após a introdução do programa, seleccionar o menu Programa/Analisar do programa para

detectar eventuais erros.

3.5.4 Ligação ao autómato, transferência e execução do programa

Após avaliação do programa, é realizada a conexão com o PC ao autómato para transferir

a aplicação.

Page 106: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

100

Figura 3.13 “Menu”transferência de programa

Clicar sobre o ícone RUN de modo a executar o programa.

Posicionar o interruptor %I0.0 em 1 (simulação nível alto), a saída %Q0.1 acende ao fim

de 5s durante 25s.

Pode-se criar uma tabela de animação por forma as variáveis do programa.

Para tal, deve:

• no explorador, clicar sobre Tabela de animação e seleccionar Novo.

• escolher os diferentes objectos a visualizar.

Desta forma pode-se obter a tabela de animação que se deseje, como por exemplo a que a

seguir se indica na Tab. 3.2.

Tabela 3.2 Tabela de animação

Page 107: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

101

Visualização dinâmica do programa

Assim que o PC é ligado ao autómato, o modo animação do programa permite visualizar

de forma dinâmica todos os elementos do programa (contactos, bobinas, valores de

corrente

dos temporizadores, …).

Estes elementos são animados no programa Ladder em Run ou em Stop:

• os contactos, bobinas e objectos específicos onde os resultados lógicos são iguais

a 1 aparecem com o fundo de outra cor;

• as variáveis dos blocos função, comparação, operação são apresentadas e incluem

os valores actuais e pré-definidos nos respectivos endereços;

• os operandos binários são afixados sob a forma de 0 ou 1, enquanto que todos os

outros valores se afixam sob forma hexadecimal ou decimal.

Faz-se notar que a animação pode não corresponder ao que na realidade é a execução do

programa, pelo facto de a taxa de refrescamento no PC ser inferior ao ciclo de scan do

autómato.

3.6 Formas de funcionamento em ciclo

Funcionamento em cíclico contínuo

Tal como referido no capítulo 2, o autómato corre o programa em o ciclo, sendo que no

Twido este ciclo é composto por 4 fases:

• os processos internos (gestão da temporização, comunicação, …);

• actualização das entradas;

• o processamento do programa (inclui ;

• a actualização das saídas.

Page 108: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

102

Quando o ciclo em curso termina, o autómato inicia o ciclo seguinte.

O funcionamento cíclico consiste em continuar assim que termina um ciclo.

Depois de efectuada a actualização das saídas (terceira fase da tarefa do ciclo), o sistema

executa um determinado número de tarefas próprias e inicia imediatamente outra tarefa

de ciclo.

O ciclo do autómato é controlado por um watchdog que permite garantir a actualização

das saídas num período de tempo máximo.

Se o ciclo do autómato atingir o valor do watchdog, o autómato passa a HALT que

requer:

• um comando INIT;

• Correcção da origem do problema;

• Passar a RUN para reiniciar o processamento.

Nota: em modo HALT as saídas são forçadas ao seu estado de salvaguarda por defeito.

Configuração

A configuração do modo de funcionamento é efectuada através do menu

Programa/Editar o modo de processamento.

Page 109: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

103

Funcionamento em ciclo periódico

Neste modo de funcionamento, a aquisição das entradas, o processamento do programa

da aplicação e a actualização das saídas são efectuadas de forma periódica de acordo com

um intervalo definido durante a configuração (de 2 a 150 ms).

Controlo em funcionamento periódico

%SW0 contem o valor do período (0-150 ms). É inicializado aquando um arranque a frio

pelo valor configurado e pode ser alterado pelo utilizador.

%S19 indica que o período foi ultrapassado. É colocado a 1 pelo sistema quando a

duração do processamento ultrapassa o tempo definido. Tem de ser colocado a 0 pelo

utilizador.

3.7 Arranque a quente e arranque a frio

Causas de um arranque a quente

Pode ser provocado um arranque a quente:

• pela retoma da alimentação sem perda do contexto;

• quando o bit do sistema %S1 é colocado a 1 pelo programa;

• a partir do visualizador, quando o autómato está em modo STOP.

Page 110: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

104

Retoma da execução do programa

A execução do programa reinicia no início do ciclo.

Os dados são salvaguardados.

Quando é requerido um processo de uma aplicação particular, o bit %S1 deve ser testado

no início da tarefa do ciclo e deve ser chamado o programa correspondente.

Causas de um arranque a frio

Um arranque a frio pode ser provocado:

• pelo download de uma nova aplicação;

• pela retoma da alimentação com perda do contexto da aplicação;

• quando o bit %S0 é colocado a 1 pelo programa;

• através do visualizador, quando o autómato está em modo STOP.

Reinicio da execução do programa

Na colocação sob tensão, o autómato está em modo de execução (RUN). Em caso de

rearranque na sequência de uma paragem causada por um erro, o sistema impõe um

rearranque a frio.

Page 111: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

105

A execução do programa reinicia no início de ciclo.

No caso de um arranque a frio e quando é requerido um tratamento particular da

aplicação, o bit %S0 (que está a 1) deve ser testado no decorrer da primeira tarefa do

ciclo.

3.8 Eventos

É utilizado um evento no autómato para ter em conta e garantir processamentos e acções

muito rápidas em relação ao ciclo do autómato (exemplo: paragem dum movimento sobre

um fim de curso).

Apresentação das tarefas

Uma tarefa de eventos, gerada por um evento, provoca uma interrupção no programa

principal. Permite tratar uma parte do programa e de actualizar os objectos rapidamente.

Page 112: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

106

As nove fontes de eventos permitidas são as seguintes:

• 4 eventos relacionados aos limites dos blocos função contador muito rápido (saídas

TH0 e TH1 do bloco função %VFC);

• 4 eventos ligados às entradas físicas de uma base autómato (%I0.2, %I0.3, %I0.4 e

%I0.5);

• 1 evento periódico. O período desta condição é fixo na configuração, de 5 a 255

ms. Só pode ser utilizado um único evento periódico.

Sequência de execução dos eventos

1. Salvaguarda do contexto do ponto de execução do programa.

2. Execução da secção da programação (sub-rotina etiquetado SRi) ligada ao evento.

3. Actualização das saídas.

4. Reposição do contexto do ponto de execução e continuação do programa.

A prioridade dos eventos

Os eventos têm 2 prioridades possíveis: Alta ou Baixa. Mas um só evento pode ter a

prioridade Alta. Os outros eventos têm prioridade Baixa, e a sua ordem de execução

depende então da sua ordem de detecção.

Para gerir a ordem de execução das tarefas eventuais, existem dois ficheiros com

capacidade para 16 eventos.

Page 113: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

107

3.9 Modo de funcionamento - modo RUN e STOP

Autómato em modo RUN, o processador efectua as seguintes operações:

• Processamento interno;

• Aquisição das entradas;

• Processamento da aplicação do programa;

• Actualização das saídas.

Autómato em modo STOP, o processador efectua as seguintes operações:

• Processamento interno;

• Aquisição das entradas.

Page 114: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

108

3.10 Salvaguarda do programa e dos dados

A memória EEPROM, integrada no autómato permite a salvaguarda interna dos dados e

do programa. Depois de uma perda de memória RAM (bateria descarregada), o conteúdo

da memória EEPROM é reposto na memória RAM sem qualquer intervenção do

utilizador.

Salvaguarda do programa

Para se poder salvaguardar o programa na memória EEPROM é necessário que o

programa em RAM seja validado. Se esta condição for respeitada, a salvaguarda é

executada seleccionando o menu Autómato / Salvaguardar.

Reposição do programa

Para repor o programa na memória RAM seleccionar o menu Autómato/Repor.

Page 115: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

109

Notas:

A salvaguarda e a reposição com um cartucho de extensão de memória de 32K permite

duplicar o programa de um autómato para o outro.

A salvaguarda e a reposição com um cartucho de extensão de memória de 64K permite

duplicar o programa e permite igualmente gerir as aplicações superiores a 32 K e até 512

palavras.

Estrutura da memória do Twido

Abaixo está representado um esquema da estrutura da memória de um autómato com um

cartucho de extensão de memória.

As setas indicam os elementos que podem ser transferidos para a RAM na colocação sob

tensão.

Salvaguarda dos dados

Possibilidade de salvaguardar um máximo de 512 palavras (%MW) em EEPROM por

aplicação.

A salvaguarda só é possível se forem verificadas as seguintes condições:

Page 116: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

110

• Um programa válido está presente na RAM e esse programa é salvaguardado na

EEPROM;

• As palavras memórias são configuradas;

• Se estas condições são verdadeiras, a salvaguarda é executada:

� Escrevendo em %SW97 o comprimento das palavras memória a

salvaguardar;

� Posicionando %SW96:X0 em 1.

Reposição dos dados

A reposição só é possível se verificadas as seguintes condições:

• Uma aplicação de salvaguarda válida está presente na EEPROM;

• A aplicação na RAM corresponde à aplicação de salvaguarda na EEPROM;

• As palavras memória de salvaguarda são válidas.

Se estas condições são verdadeiras, a reposição é executada posicionando %S95 a 1.

Fluxograma "Salvaguarda dos dados" (RAM >> EEPROM )

Fluxograma "Salvaguarda dos dados" (EEPROM >> RAM)

Page 117: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

111

3.11 Diagnóstico pelos sinalizadores e bits do sistema

Sinalizadores do autómato

A tabela abaixo indica o significado dos diferentes sinalizadores para:

• Um autómato base ou um autómato de extensão;

• Um autómato com Entradas/Saídas remotas.

Page 118: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

112

Sinalizadores dos módulos

A tabela abaixo indica o significado dos diferentes sinalizadores para:

Diagnóstico pelos bits do sistema

A tabela abaixo indica o significado dos principais bits do sistema para determinar um

diagnóstico.

Page 119: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

113

Palavras do sistema

A tabela abaixo indica o significado das principais palavras do sistema para determinar

um diagnóstico.

Estatísticas dos incidentes

Num sistema automatizado, 95% das avarias são externas ao autómato.

São provenientes com frequência dos aparelhos de potência, dos sensores ou da ligação

destes diferentes elementos.

Page 120: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

114

As ferramentas de ajuda do TwidoSoft

Numa primeira fase, é aconselhável verificar o estado dos sinalizadores do conjunto dos

módulos do autómato. O diagnóstico termina depois da leitura do estado dos bits e das

palavras do sistema. Em caso de dúvida, utilizar o software de aplicação TwidoSoft.

O TwidoSoft propõe diferentes ferramentas que permitem definir a causa de uma avaria

da aplicação. As ferramentas privilegiadas são:

• O ecrã de animação do programa: Permite observar os processos efectuados e os

valores das variáveis tratadas.

• As tabelas de animações: Estas tabelas permitem adicionar as variáveis a

visualizar afim de alargar o campo de observação. Os valores das variáveis podem

ser modificadas e é possível forçar as E/S.

• O visualizador das referências cruzadas: Permite identificar as instruções que

modificam as variáveis

Page 121: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

115

3.12 Comunicações

3.12.1 As portas de comunicação

O autómato Twido possui de base uma porta série de comunicação RS485 (Porta 1).

Em opção, é possível juntar uma segunda porta de comunicação RS485 ou RS232C

(Porta 2).

Estas duas portas são configuráveis com o protocolo “remote link”, Modbus ou ASCII.

A base compacta TWD LCAE 40DRF (Modbus TCP) dispõe de uma porta Ethernet

integrada.

Características, opções de comunicação

RS 485 ou RS 232 ligando os protocolos “remote link”, ASCII, Modbus.

Esta opção existe em ligação por terminal com parafuso ou mini-DIN.

Esta opção não está disponível com o Twido Compacto de 10 E/S.

3.12.2 Comunicação MODBUS

Protocolo Modbus

Protocolo mestre/escravo que permite a um mestre único dar respostas aos escravos ou de

agir em função da solicitação.

Page 122: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

116

Exemplos de arquitectura:

Exemplo de ligação

Um autómato Twido (mestre) comunica com um arrancador-controlador Tesys_U

equipado com um módulo Modbus (escravo).

Configuração de um Twido mestre ou escravo

A configuração de um mestre ou de um escravo é idêntica, o sistema reconhece como

mestre do bus o autómato que lançará a execução da função EXCHi.

Page 123: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

117

Programação das trocas (“exchanges”)

A programação de uma solicitação Modbus é efectuada por intermédio de uma função

pré-definida, a função EXCH1 para a porta 1 ou EXCH2 para a porta 2.

Esta instrução utiliza uma tabela que controla as trocas e armazena os dados recebidos ou

a enviar.

[EXCHx %MWi:L]

%MWi:L endereço e comprimento da tabela.

Nota: O bloco função %MSG pode ser utilizado para controlar as trocas (verificar os

erros de comunicação, coordenar o envio de várias mensagens e emitir as mensagens

prioritárias).

Page 124: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

118

3.12.3 Comunicação ASCII

Os autómatos Twido podem comunicar em modo ASCII. Trata-se de um protocolo de

modo caracteres half duplex que permite transferir e/ou receber dados com a ajuda de um

periférico (impressoras, terminais, ecrãs).

Configuração

Page 125: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

119

Programação de um envio

A programação de um envio é efectuada por intermédio de uma função pré-definida, a

função EXCH1 para a porta 1 ou EXCH2 para a porta 2.

Esta instrução utiliza uma tabela que controla as trocas e armazena os dados recebidos ou

a enviar.

[EXCHx %MWi:L]

%MWi:L endereço e comprimento da tabela

Exemplo: envio da mensagem " PARAGEM FABRICAÇÃO" a uma impressora ou a um

terminal.

[EXCH2 %MWi:L]

%MWi:L Endereço e comprimento da tabela

3.12.4 Comunicação Ethernet

Portas Ethernet

A ligação sobre a rede Ethernet pode ser realizada da seguinre forma:

Page 126: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

120

Porta Ethernet integrada

Princípio: O autómato Twido TWDLCAE40DRF permite as comunicações

cliente/servidor via Modbus TCP/IP sobre a rede Ethernet (10/100Mbits/s).

Pode ser alternadamente Cliente e Servidor Modbus TCP/IP.

Exemplo

1. O Twido IPx (cliente) envia um pedido ao equipamento IPz (servidor) que coloca à

disposição as informações.

2. O Twido IPy (cliente) envia um pedido ao Twido IPx (servidor) que coloca à

disposição as informações.

Page 127: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

121

Configuração

Verificação do endereço MAC e do endereço IP do autómato

1. Em modo ligado, seleccionar o menu Autómato / Monitorizar o autómato, surgindo

a caixa de diálogo Acções autómato.

2. Clicar sobre o botão Ethernet para aceder aos parâmetros da ligação.

Page 128: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

122

Porta Ethernet integrada no autómato

Configuração

Se o Twido funcionar em modo cliente Modbus TCP/IP, deve-se utilizar as instruções

EXCH3 e MSG3 e preencher a pasta Periféricos remotos.

As instruções EXCH3 e MSG3 utilizam-se igualmente como Macro de Comunicação.

Visualização da configuração Ethernet

Seleccionar o menu Programa / Editor de configuração e depois o ícone ETH.

Page 129: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

123

Módulo TwidoPort

O módulo TwidoPort é uma gateway permitindo ligar um Twido a uma rede Ethernet em

modo servidor. Um Twido ligado no módulo TwidoPort, não permite enviar pedidos para

a rede Ethernet.

Características

• Alimentado através do autómato Twido;

• Ethernet 10/100 Mbits/s;

• Funções Auto MDIX e BootP;

• Configuração endereço Ethernet pela aplicação Twido.

Page 130: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

124

Configuração

3.12.5 Comunicação CANopen

CANopen é um bus destinado às máquinas simples ou complexas, transporte, etc.

O Twido pode receber um módulo mestre TWD NCO1M.

Este módulo CANopen do Twido gere até 16 escravos CANopen.

É controlado pelas seguintes bases Twido:

• Bases compactas: TWDLC•A24DRF e TWDLCA•40DRF;

• Todas as bases modulares: TWDLMDA20xxx e TWDLMDA40xxx.

Page 131: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

125

O módulo CANopen gere até 16 escravos com para cada um:

• um objecto PDO (*1Process Data Object) na entrada;

• um objecto PDO na saída.

*PDO

As PDO servem para trocar os dados do processo em tempo real.

Há 2 tipos de PDO:

• As PDO transmitidas pelo equipamento (Transmite PDO);

• As PDO recebidas pelo equipamento (Recebe PDO);

Princípio de funcionamento das PDO

Os objectos PDO apoiam-se no modelo Produtor/Consumidor.

O equipamento encarregado de transmitir a mensagem PDO é chamado o Produtor,

enquanto que o encarregado de receber é chamado o Consumidor.

O envio das PDO faz-se na alteração do estado.

Page 132: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

126

Método de implementação por software

Configuração do bus

Page 133: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

127

Declaração dos equipamentos escravos

As informações relativas ao equipamento escravo estão contidas em 2 tipos de ficheiros:

• O ficheiro EDS (Electronic Data Sheet): Compreende uma descrição do perfil

de comunicação de um equipamento : débitos, tipos de transmissão, número de

E/S, tipo de E/S (digitais ou analógicas), … É fornecido pelo fabricante do

equipamento e é utilizado na ferramenta de configuração.

• O ficheiro SPA (Schneider Product Archive): Contém uma configuração pré-

definida do equipamento no bus CANopen. Por exemplo, para o variador de

velocidade ATV31, o ficheiro CANopen_ATV31.SPA contém uma

configuração pré-definida que permite ao utilizador abdicar da configuração.

Nota: As macros DRIVE CANopen são concebidas unicamente para serem utilizadas

com o perfil CANopen Basic_ATV31.spa.

Page 134: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

128

Mapeamento dos objectos

A pasta Mapping permite configurar os objectos PDO de cada equipamento escravo

declarado no bus.

Page 135: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

129

Exemplo: ATV 31 (ficheiro SPA). A janela PDO indica a lista dos objectos

transportados para o PDO.

Exemplo: ATV 31 (ficheiro EDS) A janela PDO indica a lista dos objectos transportados

para os PDO.

Page 136: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TWIDO

130

Ligação dos objectos

A pasta Linking permite estabelecer uma ligação física entre os objectos PDO dos

equipamentos escravos seleccionados e os do módulo mestre.

A partir da janela dos objectos PDO escravos, seleccionar o objecto PDO para o qual se

pretende criar um link com o módulo mestre, depois clicar sobre o ícone adicionar.

Simbolização dos objectos

A pasta Símbolo permite aceder à simbolização das variáveis associadas ao módulo

mestre.

Page 137: Automacao Industrial MarianoSJPS

Capítulo 4 A PLATAFORMA TSX PREMIUM

Page 138: Automacao Industrial MarianoSJPS
Page 139: Automacao Industrial MarianoSJPS

4.1. O Autómato TSX

4.1.1 Generalidades

Os autómatos Modicon TSX Premium foram desenvolvidos para atender aos principais

padrões nacionais e internacionais em matéria de equipamentos electrónicos na indústria

e sistemas de automação. Das principai

imunidade, o alto nível do sistema multitarefa,

O módulo de processamento é responsável pelo controlo de toda a estação

que engloba os módulos de I/O, tanto discretos

comunicação, e módulos de aplicações específicas, que podem ser distribuídos ao longo

de uma ou mais “racks”, ligadas via Bus X ou F

Na Fig. 4.1 está representado o processador

Este processador engloba

1 - um display com 5 leds para identificação dos estados do processador;

2 - um display com 5 leds para

3 - um botão de Reset que

4 - um conector de comunicação TER, (cone

Autómato TSX Premium

133

TSX Premium

Os autómatos Modicon TSX Premium foram desenvolvidos para atender aos principais

e internacionais em matéria de equipamentos electrónicos na indústria

e sistemas de automação. Das principais características funcionais, pode

alto nível do sistema multitarefa, a robustez e a segurança.

O módulo de processamento é responsável pelo controlo de toda a estação

que engloba os módulos de I/O, tanto discretos como analógicos,

comunicação, e módulos de aplicações específicas, que podem ser distribuídos ao longo

s”, ligadas via Bus X ou Fieldbus.

representado o processador existente no laboratório.

Figura 4.1 Processador TSX P573623M

Este processador engloba:

com 5 leds para identificação dos estados do processador;

um display com 5 leds para identificação dos estados da porta Ethernet;

otão de Reset que provoca o arranque a frio do autómato;

onector de comunicação TER, (conector fêmea de 8 pinos mini

Autómato TSX Premium

Os autómatos Modicon TSX Premium foram desenvolvidos para atender aos principais

e internacionais em matéria de equipamentos electrónicos na indústria

podem-se destacar a

O módulo de processamento é responsável pelo controlo de toda a estação do autómato,

como analógicos, o módulo de

comunicação, e módulos de aplicações específicas, que podem ser distribuídos ao longo

com 5 leds para identificação dos estados do processador;

s da porta Ethernet;

a o arranque a frio do autómato;

ctor fêmea de 8 pinos mini-DIN);

Page 140: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TSX Premium

134

5 - um conector de comunicação AUX, (conector fêmea de 8 pinos mini-DIN);

6 - um conector RJ45 para comunicação de redes Ethernet;

7 - uma ranhura para cartas PCMCIA de extensão de memória tipo 1;

8 - uma ranhura para cartas PCMCIA de comunicação tipo 3.

4.1.2 Características

Este processador dispõe de algumas vantagens em relação a outros processadores, pois

incorpora uma porta Ethernet TCP/IP, que permite ligações em redes industriais.

Tem capacidade de suportar até 1024 I/O discretos, 128 I/O analógicos, 32 canais de

aplicações específicas e até 16 racks de expansão. A nível de memória tem disponível

64Kwords de memória RAM, com possibilidade de expansão até 384Kwords com cartas

de extensão de memória PCMCIA.

Tem disponível também módulos de comunicação PCMCIA usando RS232, RS485 com

protocolos Uni-telway, Fipway, Modbus/Jbus, Modbus+, Interbus S, Profibus DP, ASCII

e Ethernet.

4.1.3 Estrutura da memória

A memória destes processadores é dividida em várias áreas, que são fisicamente

distribuídas pela memória RAM interna e pela extensão de memória PCMCIA.

A área de aplicação de dados é sempre na memória RAM interna, os programas de

aplicação são guardados na memória RAM interna ou no cartão de memória PCMCIA.

No caso das constantes, tanto podem estar na memória RAM interna ou na carta de

memória PCMCIA.

Para a organização desta memória existem dois modos, que se diferenciam quando o

processador dispõe de extensão de memória PCMCIA, ou não, como mostra a Fig. 4.2.

Page 141: Automacao Industrial MarianoSJPS

Figura 4.2 Estrutura de memória de um processador, sem carta PCMCIA e com carta PCMCIA

4.1.4 Diagnóstico

Existem cinco Leds indicadores no painel frontal do processador para um diagnóstico

rápido do estado do autómato

durante a programação do processador

Autómato TSX Premium

135

Estrutura de memória de um processador, sem carta PCMCIA e com carta PCMCIA

s indicadores no painel frontal do processador para um diagnóstico

autómato, Fig. 4.3, permitindo ao utilizador informações úteis

te a programação do processador e em funcionamento do programa.

Autómato TSX Premium

Estrutura de memória de um processador, sem carta PCMCIA e com carta PCMCIA

s indicadores no painel frontal do processador para um diagnóstico

ao utilizador informações úteis

e em funcionamento do programa.

Page 142: Automacao Industrial MarianoSJPS

Figura 4.3 Painel de diagnóstico do processador TSX P573623

A Tab. 4.1 descreve a informação e o significado dos diferentes LEDS

Tabela 4.1 Descrição do painel de diagnóstico do autómato

Led Ligado

RUN (Verde)

Autómato em funcionamento normal.Programa em funcionamento.

ERR (Vermelho)

Falha do processador ou do sistema.

E/S (vermelho)

Falha nas entradas/saídas procedentes de um módulo, de uma via ou falha de configuração.

TER (Amarelo)

Falha de hardware ou falha na Bus X.

FIP (Amarelo)

--

Autómato TSX Premium

136

Painel de diagnóstico do processador TSX P573623

a informação e o significado dos diferentes LEDS.

scrição do painel de diagnóstico do autómato

Intermitente Desligado

funcionamento normal. Auto-teste em andamento, ou processador parado.

Processador não configurado (sem aplicação, invalida ou incompatível).

Falha do processador Autómato não configurado; Falha na memória; Falha do Bus X; Falha no programa.

Estado normal, sem falhas.

procedentes de um módulo, de uma via ou falha de configuração.

Falha no Bus X. Estado normal, sem falhas.

Falha de hardware ou Ligação do terminal conector activa.

Ligação inactiva.

Ligação do bus FIPIO activa.

Ligação inactiva.

Autómato TSX Premium

Desligado

Processador não configurado (sem aplicação, invalida

incompatível).

Estado normal, sem

Estado normal, sem

Ligação inactiva.

Ligação inactiva.

Page 143: Automacao Industrial MarianoSJPS

4.1.5 Rack TSX RKY 8

Os racks TSX RKY são elementos básicos do sistema de controlo das plataformas de

automação Premium, com racks de 6, 8 ou 12 posições, que podem ser conectadas entre

si.

Estas racks permitem a fixação do conjun

(módulos de alimentação, processador, módulos de entrada/saída, etc.) e asseguram a

distribuição de energia através de um bus, responsável pela alimentação necessária para

cada módulo e pelo envio de dados para o conjunto da estação do autómato

Figura 4.4 Identificação dos vários elementos de uma rack standard

Elementos que constituintes de uma rack standard são:

1 - Chapa metálica de suporte dos módulos.

2 - Orifício de fixação dos módulos.

3 - Conector fêmea ½ DIN 48 pinos, de conexão entre o módulo e a rack

4 - Orifício para a fixação do módulo de alimentação.

5 - Rosca para o parafuso de fixação do módulo.

6 - Orifícios para a fixação da rack.

7 - Etiqueta de endereço da rack.

8 - Etiqueta de endereço da rede.

Autómato TSX Premium

137

RKY 8

s racks TSX RKY são elementos básicos do sistema de controlo das plataformas de

, com racks de 6, 8 ou 12 posições, que podem ser conectadas entre

Estas racks permitem a fixação do conjunto dos módulos de uma estação de

(módulos de alimentação, processador, módulos de entrada/saída, etc.) e asseguram a

distribuição de energia através de um bus, responsável pela alimentação necessária para

cada módulo e pelo envio de dados para o conjunto da estação do autómato

Identificação dos vários elementos de uma rack standard

Elementos que constituintes de uma rack standard são:

Chapa metálica de suporte dos módulos.

Orifício de fixação dos módulos.

Conector fêmea ½ DIN 48 pinos, de conexão entre o módulo e a rack

Orifício para a fixação do módulo de alimentação.

Rosca para o parafuso de fixação do módulo.

Orifícios para a fixação da rack.

Etiqueta de endereço da rack.

Etiqueta de endereço da rede.

Autómato TSX Premium

s racks TSX RKY são elementos básicos do sistema de controlo das plataformas de

, com racks de 6, 8 ou 12 posições, que podem ser conectadas entre

to dos módulos de uma estação de autómato,

(módulos de alimentação, processador, módulos de entrada/saída, etc.) e asseguram a

distribuição de energia através de um bus, responsável pela alimentação necessária para

cada módulo e pelo envio de dados para o conjunto da estação do autómato.

Identificação dos vários elementos de uma rack standard

Conector fêmea ½ DIN 48 pinos, de conexão entre o módulo e a rack.

Page 144: Automacao Industrial MarianoSJPS

4.2 Carta analógica TSX AEY 414

O módulo TSX AEY 414, Fig.

entradas isoladas entre si. De acordo com a selecção na configuração para cada entrada, o

módulo oferece varias gamas de leituras.

Figura 4.5 Carta analógica TSX AEY 414 e identificação dos vários

As principais características desta carta são:

aquisição de 550ms para os 4 canais e um conversor analógico/digital de 16 bits.

Para cada uma das suas entradas o módulo disponibiliza

ser configuradas canal a canal.

Em função da escolha realizada na configuração

gamas:

• Termopares tipo B, E, J, K, L, N, R, S, T e U, ou gama eléctrica de

• Termoresistências tipo Pt100,

de 0-400 ohm e 0 - 3850 ohm.

• Nível alto de tensões entre +/

shunt externo), ou 1 - 5 V (4

Autómato TSX Premium

138

Carta analógica TSX AEY 414

Fig. 4.5, é um dispositivo de aquisição multi-gama com 4

entradas isoladas entre si. De acordo com a selecção na configuração para cada entrada, o

módulo oferece varias gamas de leituras.

Carta analógica TSX AEY 414 e identificação dos vários componentes do módulo

desta carta são: 4 canais de entradas isolados, um ciclo de

aquisição de 550ms para os 4 canais e um conversor analógico/digital de 16 bits.

Para cada uma das suas entradas o módulo disponibiliza, 32 gamas de leitura que podem

Em função da escolha realizada na configuração, cada entrada pode ter as seguintes

Termopares tipo B, E, J, K, L, N, R, S, T e U, ou gama eléctrica de -13 a 63 mV

Termoresistências tipo Pt100, Pt1000 e Ni1000, com 2 ou 4 cabos e gama ohmica

3850 ohm.

Nível alto de tensões entre +/-10, 0 - 10 V, +/-5 V, 0 - 5 V (0 - 20 mA com um

5 V (4 - 20 mA com um shunt externo).

1- Bloco de display com 5 leds

indicadores do estado do módulo.

2- Conector para receber o bloco de

terminais.

3- Codificador do módulo.

4- Terminal amovível para ligações

directas de I/O a sensores e pré-

actuadores.

5- Painel de acesso aos terminais. Serve

também para suporte da etiqueta.

Autómato TSX Premium

gama com 4

entradas isoladas entre si. De acordo com a selecção na configuração para cada entrada, o

componentes do módulo

4 canais de entradas isolados, um ciclo de

aquisição de 550ms para os 4 canais e um conversor analógico/digital de 16 bits.

que podem

cada entrada pode ter as seguintes

13 a 63 mV

Pt1000 e Ni1000, com 2 ou 4 cabos e gama ohmica

20 mA com um

indicadores do estado do módulo.

Conector para receber o bloco de

Terminal amovível para ligações

Painel de acesso aos terminais. Serve

também para suporte da etiqueta.

Page 145: Automacao Industrial MarianoSJPS

O módulo de entrada TSX AEY 414 execut

Figura 4.6

As funções representadas no diagrama funcional são dividas

1 - Processar e ler os sinais de entrada

processador através do bloco de terminais, faz a selecçã

conta as características do sinal de entrada e executa a multiplexagem.

2 - Digitalizar os sinais de leitura analógicos.

3 - Transformar as leituras de entrada

utilizador – coeficientes de alinhamento e recalibragem das medidas; linearização

da leitura.

4 - Comunicação com a aplicação

processador; endereçamento geográfico; transmite os valores medidos e o estado

do módulo à aplicação.

5 - Alimentação do módulo.

Autómato TSX Premium

139

O módulo de entrada TSX AEY 414 executa as seguintes funções:

Diagrama funcional módulo analógico TSX AEY 414

As funções representadas no diagrama funcional são dividas nas seguintes etapas

Processar e ler os sinais de entrada – esta função faz a ligação física ao

través do bloco de terminais, faz a selecção de ganho

conta as características do sinal de entrada e executa a multiplexagem.

Digitalizar os sinais de leitura analógicos.

as leituras de entrada em unidades que possam

oeficientes de alinhamento e recalibragem das medidas; linearização

Comunicação com a aplicação – controlo das trocas de informação com o

processador; endereçamento geográfico; transmite os valores medidos e o estado

icação.

Alimentação do módulo.

Autómato TSX Premium

Diagrama funcional módulo analógico TSX AEY 414

nas seguintes etapas:

sta função faz a ligação física ao

o de ganho tendo em

conta as características do sinal de entrada e executa a multiplexagem.

ser usadas pelo

oeficientes de alinhamento e recalibragem das medidas; linearização

ontrolo das trocas de informação com o

processador; endereçamento geográfico; transmite os valores medidos e o estado

Page 146: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TSX Premium

140

6 - Monitorização do módulo e notificação de possíveis falhas à aplicação – testa a

“string” de conversão; testa a ultrapassagem dos limites da gama de valores no

canal; testa a ligação aos sensores, excepto nas gamas +/-10, 0 - 10 V.

A conexão do módulo TSX AEY 414 realiza-se através do bloco de terminais com

parafusos TSX BL Y O 1. Na figura abaixo está representado o bloco de terminais:

Figura 4.7 Terminal de ligação do módulo analógico de entradas

4.3 Carta analógica TSX ASY 410

Este módulo assemelha-se ao módulo de entradas analógicas referido na Figur, composto

pelos mesmos elementos nela representados, mas diferente no seu funcionamento.

Este módulo é composto por 4 saídas analógicas isoladas independentemente.

Dependendo da selecção feita na configuração, este oferece uma gama de possibilidades

de saídas.

Estes valores são escritos em palavras de %Qwy.i.0 a 3 para os canais 0 a 3 do módulo.

Page 147: Automacao Industrial MarianoSJPS

O tempo máximo de envio do valor

2,5ms. As saídas podem ser individualmente atribuídas

aplicação.

O módulo ASY TSX 410 admite valores de saída num formato padrão, que vai de

a +10000 caso a saída seja +/

Figura está representado o diagrama funcional do módulo.

Figura

As funções representadas no diagrama funcio

1 - Ligação ao processo

terminal de 20 pinos;

2 - Adaptação aos diferentes actuadores

ou corrente.

3 - Conversão dos dados digitais em sinais analógicos

através de 11 bits com sinal (

Autómato TSX Premium

141

O tempo máximo de envio do valor de saída do módulo para o bloco de terminais é de

As saídas podem ser individualmente atribuídas às tarefas MAST

O módulo ASY TSX 410 admite valores de saída num formato padrão, que vai de

a +10000 caso a saída seja +/-10 V, e 0-10000, em intervalos de 0-20 mA e 4

representado o diagrama funcional do módulo.

Figura 4.8 Diagrama funcional do módulo TSX ASY 410

As funções representadas no diagrama funcional são dividas nas seguintes etapas

Ligação ao processo – ligação física com o processo através de um bloco

terminal de 20 pinos; protege o módulo contra surtos de tensão.

ão aos diferentes actuadores – a adaptação é feita em termos de tensão

Conversão dos dados digitais em sinais analógicos – a conversão é feita

através de 11 bits com sinal (-2048 a 2047).

Autómato TSX Premium

de saída do módulo para o bloco de terminais é de

AST ou FAST da

O módulo ASY TSX 410 admite valores de saída num formato padrão, que vai de -10000

20 mA e 4-20 mA. Na

nas seguintes etapas:

igação física com o processo através de um bloco

o módulo contra surtos de tensão.

adaptação é feita em termos de tensão

conversão é feita

Page 148: Automacao Industrial MarianoSJPS

4 - Transformação dos valores da aplicação em dados que podem ser utilizados

pelo conversor analógico/digital.

5 - Comunicação com a aplic

abordagem geográfica;

do canal vindos da aplicação, e os setpoints dos canais;

do módulo para o aplicativo.

6 - Alimentação do módulo

7 - Vigilância e notificação de possíveis erros na

teste de ultrapassagem de limites; testa o “watchdog timer

8 - Conexão do módulo TSX 410 mediante o bloco de terminais com parafusos

TSX BLY 01, representada na

Figura 4.9 Terminal de ligação do módulo analógico de saída

Autómato TSX Premium

142

Transformação dos valores da aplicação em dados que podem ser utilizados

pelo conversor analógico/digital.

Comunicação com a aplicação – gestão de comunicação com o processador;

bordagem geográfica; recepção dos parâmetros do módulo e de configuração

do canal vindos da aplicação, e os setpoints dos canais; transmissão de status

do módulo para o aplicativo.

Alimentação do módulo

notificação de possíveis erros na aplicação – testa a conversão;

teste de ultrapassagem de limites; testa o “watchdog timer”.

onexão do módulo TSX 410 mediante o bloco de terminais com parafusos

TSX BLY 01, representada na Figura .

Terminal de ligação do módulo analógico de saída

Autómato TSX Premium

Transformação dos valores da aplicação em dados que podem ser utilizados

comunicação com o processador;

recepção dos parâmetros do módulo e de configuração

transmissão de status

esta a conversão;

onexão do módulo TSX 410 mediante o bloco de terminais com parafusos

Page 149: Automacao Industrial MarianoSJPS

4.4 Módulos discretos

Os módulos de entradas/

standard, equipados com um conector HE10 ou um bloco de

Figura 1.

Figura

Estes módulos possuem uma caixa de plástico que assegura uma protecção IP 20 dos

componentes electrónicos

Cada módulo está funcionalmente organizado em grupos de 8 canais, ou seja, em 8, 16,

32 e 64 entradas ou saídas, que podem ser aplicadas a diferentes aplicações.

Estes módulos de entrada

dotado de indicadores que permitem visualizar

possíveis falhas e também 16 indicadores de estado dos canais que indicam quando as

saídas estão activas.

Autómato TSX Premium

143

Módulos discretos

s/saídas discretas da gama Premium são módulos de formato

standard, equipados com um conector HE10 ou um bloco de terminais TSX BLY 01,

Figura 1Módulos discretos de entradas/saídas

ossuem uma caixa de plástico que assegura uma protecção IP 20 dos

componentes electrónicos.

Cada módulo está funcionalmente organizado em grupos de 8 canais, ou seja, em 8, 16,

32 e 64 entradas ou saídas, que podem ser aplicadas a diferentes aplicações.

Estes módulos de entradas/saídas estão equipados com um display de visualização

ndicadores que permitem visualizar o estado de funcionamento

possíveis falhas e também 16 indicadores de estado dos canais que indicam quando as

1- Display de visualização do estado do

módulo.

2- Bloco de terminais TSX BLY 01 para

conexão directa das entradas e sa

com os sensores e pré-actuadores.

3- Painel de acesso aos terminais e para

suporte da etiqueta.

4- Suporte rotativo que inclui o

dispositivo de acoplamento.

Autómato TSX Premium

s da gama Premium são módulos de formato

terminais TSX BLY 01,

ossuem uma caixa de plástico que assegura uma protecção IP 20 dos

Cada módulo está funcionalmente organizado em grupos de 8 canais, ou seja, em 8, 16,

32 e 64 entradas ou saídas, que podem ser aplicadas a diferentes aplicações.

estão equipados com um display de visualização,

de funcionamento, indicando as

possíveis falhas e também 16 indicadores de estado dos canais que indicam quando as

Display de visualização do estado do

Bloco de terminais TSX BLY 01 para

conexão directa das entradas e saídas

actuadores.

Painel de acesso aos terminais e para

Suporte rotativo que inclui o

dispositivo de acoplamento.

Page 150: Automacao Industrial MarianoSJPS

4.4.1 Módulo de entradas TSX DEY 16D2

Este módulo de entradas discretas possui, 16 entradas,

sensores. Esses dados recebidos pelo módulo

• Aquisição;

• Adaptação;

• Isolamento galvânico;

• Filtragem;

• Protecção contra as interferências nos sinais.

Para a ligação do módulo, com os sensores é utilizado o esquema representado na

4.11 .

Figura 4.11 Esquema de ligação do módulo TSX DEY 16D2

4.4.2 Módulo de saídas TSX DSY 16T2

Este é um dos vários módulos discretos

com 16 saídas, que podem ser destinadas a funções específicas.

Autómato TSX Premium

144

TSX DEY 16D2

as possui, 16 entradas, que recebe dados provenientes dos

dados recebidos pelo módulo realiza funções como:

Protecção contra as interferências nos sinais.

os sensores é utilizado o esquema representado na

Esquema de ligação do módulo TSX DEY 16D2

TSX DSY 16T2

Este é um dos vários módulos discretos de saídas disponíveis na gama Premium, conta

com 16 saídas, que podem ser destinadas a funções específicas.

Autómato TSX Premium

dados provenientes dos

os sensores é utilizado o esquema representado na Figura

poníveis na gama Premium, conta

Page 151: Automacao Industrial MarianoSJPS

As saídas são accionadas

segurança do equipamento.

Estas saídas desempenham funções de armazen

processador, para permitir o comando dos pré

desconexão e de amplificação.

Para ligação do módulo com saídas é utilizado o esquema representado na

Figura 4.12

4.5 Módulo de comunicação TSX ETY PORT

Este tipo de módulos que a gama Premium ofere

permitindo de uma só vez termos um processador e um módulo de comunicação

Com este módulo é possível a comunicação em arquitecturas ETHERNET. Estas

arquitecturas permitem uma maior rapidez de transmissão de dados

eficiência.

Este módulo tem uma via de comunicação que permite conexão a uma rede TCP/IP ou

comunicação em modo Half e Full Duplex por reconhecimento automático. Estas

Autómato TSX Premium

145

accionadas através de relés e triacs protegidos por um fusível que garante a

segurança do equipamento.

Estas saídas desempenham funções de armazenamento das ordens dadas pelo

para permitir o comando dos pré-actuadores através de circuitos

desconexão e de amplificação.

Para ligação do módulo com saídas é utilizado o esquema representado na

4.12 Esquema de ligação do módulo TSX DEY 16T2

Módulo de comunicação TSX ETY PORT

Este tipo de módulos que a gama Premium oferece, vem acoplado ao processador

só vez termos um processador e um módulo de comunicação

Com este módulo é possível a comunicação em arquitecturas ETHERNET. Estas

arquitecturas permitem uma maior rapidez de transmissão de dados,

Este módulo tem uma via de comunicação que permite conexão a uma rede TCP/IP ou

comunicação em modo Half e Full Duplex por reconhecimento automático. Estas

Autómato TSX Premium

s por um fusível que garante a

amento das ordens dadas pelo

actuadores através de circuitos de

Para ligação do módulo com saídas é utilizado o esquema representado na Figura.

Esquema de ligação do módulo TSX DEY 16T2

ce, vem acoplado ao processador

só vez termos um processador e um módulo de comunicação juntos.

Com este módulo é possível a comunicação em arquitecturas ETHERNET. Estas

logo uma maior

Este módulo tem uma via de comunicação que permite conexão a uma rede TCP/IP ou

comunicação em modo Half e Full Duplex por reconhecimento automático. Estas

Page 152: Automacao Industrial MarianoSJPS

conexões de rede são feitas por cabos de cobre através de um conector RJ45, permitindo

velocidade de transmissão de 10 a 100Mbits/s.

De entre outras características, ente módulo ta

comunicação W-WAY, UNI-TE

varrimento das entradas e saídas, serviço SNMP e serviço de Web que será usado neste

projecto.

A comunicação ETHERNET está

de autómatos, supervisão local centralizada, comunicação com informática de gestão de

produção e comunicação com módulos de entradas/saídas remotas.

4.6 Consola Magelis XBT GT1335

A consola para a interface com o operador

XBT GT 1335 e é compatível com o autómato TSX Premium

Figura

Esta consola dispõe um ecrã táctil a cores

onde são exigidos painéis de controlo

Autómato TSX Premium

146

conexões de rede são feitas por cabos de cobre através de um conector RJ45, permitindo

velocidade de transmissão de 10 a 100Mbits/s.

De entre outras características, ente módulo também realiza funções de serviço de

TELWAY e Modbus, através de TCP/IP. Serviço de

varrimento das entradas e saídas, serviço SNMP e serviço de Web que será usado neste

A comunicação ETHERNET está destinada essencialmente a aplicações de coordenação

de autómatos, supervisão local centralizada, comunicação com informática de gestão de

produção e comunicação com módulos de entradas/saídas remotas.

Consola Magelis XBT GT1335

A consola para a interface com o operador existente no laboratório é da gama Magelis

e é compatível com o autómato TSX Premium.

Figura 4.13 Magelis XBT GT 1335

dispõe um ecrã táctil a cores de tamanho reduzido. É ideal para aplicações

exigidos painéis de controlo de pequeno porte.

Autómato TSX Premium

conexões de rede são feitas por cabos de cobre através de um conector RJ45, permitindo

de serviço de

e Modbus, através de TCP/IP. Serviço de

varrimento das entradas e saídas, serviço SNMP e serviço de Web que será usado neste

plicações de coordenação

de autómatos, supervisão local centralizada, comunicação com informática de gestão de

é da gama Magelis

de tamanho reduzido. É ideal para aplicações

Page 153: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TSX Premium

147

Esta interface permite em particular a parametrização do processo da máquina, a leitura

de informações relativas a sensores, e actuadores. Permite também a um acesso simples

às soluções gráficas de pilotagem e/ou de condução dos sistemas automatizados.

A configuração dos terminais é feita através de um software de programação em

conformidade com o programa do autómato. As teclas de funções, de efeito táctil ou não,

podem ser configuradas para obter diversos modos de comando: por impulsos ou com

encravamento selectivo. Podem também ser encravadas pelo automatismo.

Com esta consola, é proporcionado um equipamento bastante versátil e compacto para

controlo e supervisão de ambientes indústrias. Possui um ecrã TFT táctil de 3,8 polegadas

e vasta compatibilidade com vários equipamentos e protocolos de comunicação, quer da

Telemecanic, quer de outras marcas.

Funções que desempenha

• Visualização de dados provenientes do autómato.

• Modificar parâmetros do autómato.

• Controlar o automatismo mediante comandos tudo ou nada implementados na

consola.

Características principais:

• Concebidos para ambientes industriais severos.

• Compactas e robustas.

• Comando seguro, apresentando uma ergonomia com teclado ou ecrã táctil.

• Manutenção e diagnóstico possível via Web.

• Comando à distância via Ethernet.

• Possibilidades de ligação ao autómato de diversos fabricantes possíveis.

• Comunicação OPC (diversos fabricantes possíveis).

• Estações de comando descentralizadas.

• Acesso centralizado às estações locais, em pequenas salas de comando.

Page 154: Automacao Industrial MarianoSJPS

4.6.1 Comunicação

A comunicação entre o terminal de comando e o automatismo fazem

assíncrona, ponto-a-ponto ou multiponto, com protocolos standard (Modbus, Uni

Ethernet, etc.), apresentando excelentes desempenhos,

directa sobre a rede Ethernet TCP/IP, Fig.

Figura 4.14 Descrição da consola Magelis XBT GT 1335

Outra vantagem que esta consola tem é

marcas em protocolos de terceiros, ta

Rockwell Automation (Allen Bradley) e

4.7 Hub

Os Hubs ou concentradores, são utilizados para a transmissão de sinais entre vários

portos de comunicação. Os hubs são dispositivos “Plug an

qualquer configuração, Fig. 4.15.

Autómato TSX Premium

148

A comunicação entre o terminal de comando e o automatismo fazem-se por ligação série

ponto ou multiponto, com protocolos standard (Modbus, Uni

etc.), apresentando excelentes desempenhos, sendo possível a sua ligação

sobre a rede Ethernet TCP/IP, Fig. 4.14.

Descrição da consola Magelis XBT GT 1335

antagem que esta consola tem é poder comunicar com equipamentos de outras

protocolos de terceiros, tais como, Mitsubishi (Melsec), Omron (Sysmac),

well Automation (Allen Bradley) e Siemens (Simatic).

são utilizados para a transmissão de sinais entre vários

portos de comunicação. Os hubs são dispositivos “Plug and Play” que não neces

4.15.

1- Terminais da alimentação.

2- Conector RJ45 para ligações séries RS

232C ou RS 485 ao PLC (COM1).

3- Porta USB tipo A.

4- Interruptor para mudar a polarização da

ligação série, usado em Modbus RS 485.

5- Conector RJ45 para ligações Ethernet,

10/100 BASE-T.

Autómato TSX Premium

se por ligação série

ponto ou multiponto, com protocolos standard (Modbus, Uni-telway,

sendo possível a sua ligação

equipamentos de outras

Mitsubishi (Melsec), Omron (Sysmac),

são utilizados para a transmissão de sinais entre vários

d Play” que não necessitam de

Conector RJ45 para ligações séries RS

232C ou RS 485 ao PLC (COM1).

Interruptor para mudar a polarização da

ligação série, usado em Modbus RS 485.

Conector RJ45 para ligações Ethernet,

Page 155: Automacao Industrial MarianoSJPS

Figura 4.15

Com o uso dos hubs é possível criar diferentes topologias de redes, tais como topologias

em estrela e topologias em árvore como most

Figura 4.16 Topologia em estrela à esquerda e topologia em árvore à direita. (DTE são “Data

Terminal Equipment”ou seja

4.8 “Software” de programação PL7 Pro

O PL7 Pro é um software de programação

TSX Premium. Este software pode ser usado para acesso a aplicações

desde criar, ler e modificar aplicações

Autómato TSX Premium

149

4.15 Hub de ETHERNET para implementação de redes

Com o uso dos hubs é possível criar diferentes topologias de redes, tais como topologias

em estrela e topologias em árvore como mostra na Figura.

Topologia em estrela à esquerda e topologia em árvore à direita. (DTE são “Data

Terminal Equipment”ou seja Equipamentos com terminais de dados

“Software” de programação PL7 Pro

é um software de programação projectado para os autómatos

Este software pode ser usado para acesso a aplicações a

desde criar, ler e modificar aplicações.

Autómato TSX Premium

para implementação de redes

Com o uso dos hubs é possível criar diferentes topologias de redes, tais como topologias

Topologia em estrela à esquerda e topologia em árvore à direita. (DTE são “Data

Equipamentos com terminais de dados)

os autómatos TSX Micro e

a todos os níveis,

Page 156: Automacao Industrial MarianoSJPS

Este software é uma poderosa ferramenta que

gama de autómatos em 4 linguagens de programação distintas

Numa mesma aplicação, o autómato pode funcionar com todas as linguagens em

simultâneo, permitindo assim que seja usada

funções específicas, facilitando e simplificando a programação.

4.8.1 Ambiente de programação

Para a criação de aplicações, este software fornece uma interface intuitiva e de rápida

aprendizagem. No ambiente de programação estão as principais funções par

possa criar uma aplicação. A Fig

mostra o exemplo de diversas ferramentas disponíveis no software.

Figura 4.17 Ambiente de programação do software P

Autómato TSX Premium

150

Este software é uma poderosa ferramenta que permite desenvolver aplicações numa vasta

gama de autómatos em 4 linguagens de programação distintas.

Numa mesma aplicação, o autómato pode funcionar com todas as linguagens em

simultâneo, permitindo assim que seja usada a linguagem que melhor se adapte às

facilitando e simplificando a programação.

rogramação

Para a criação de aplicações, este software fornece uma interface intuitiva e de rápida

aprendizagem. No ambiente de programação estão as principais funções par

Figura 4.17 Ambiente de programação do software P

ferramentas disponíveis no software.

Ambiente de programação do software PL7 Pro

Autómato TSX Premium

mite desenvolver aplicações numa vasta

Numa mesma aplicação, o autómato pode funcionar com todas as linguagens em

adapte às

Para a criação de aplicações, este software fornece uma interface intuitiva e de rápida

aprendizagem. No ambiente de programação estão as principais funções para que se

programação do software PL7 Pro

Page 157: Automacao Industrial MarianoSJPS

Legenda da Figura 4.17 Ambiente de

1 - Editores. Permite a criação, correcção e operação de aplicações.

2 - Barra de Menu. Permite o acesso a todas as funções do software.

3 - Navegador. Permite o acesso directo a diferentes editores.

4 - Barra de ferramentas dos editores.

5 - Barra de estado

6 - Barra de ferramentas

A barra de ferramentas geral, oferece acesso rápido às funções do software básico usando

o rato, como se mostra na

Figura 4.18

A barra de estado, Fig. 4.19,

informações relacionadas

autómato.

Autómato TSX Premium

151

Ambiente de programação do software PL7 Pro:

Editores. Permite a criação, correcção e operação de aplicações.

Barra de Menu. Permite o acesso a todas as funções do software.

or. Permite o acesso directo a diferentes editores.

Barra de ferramentas dos editores.

Barra de estado.

Barra de ferramentas.

A barra de ferramentas geral, oferece acesso rápido às funções do software básico usando

mostra na Fig. 4.18.

ura 4.18 Barra de ferramentas do software PL7 Pro

4.19, localizada na parte inferior do ecrã, dá uma variedade de

informações relacionadas com o funcionamento do software e das ligações com o

Autómato TSX Premium

Editores. Permite a criação, correcção e operação de aplicações.

Barra de Menu. Permite o acesso a todas as funções do software.

A barra de ferramentas geral, oferece acesso rápido às funções do software básico usando

localizada na parte inferior do ecrã, dá uma variedade de

e das ligações com o

Page 158: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TSX Premium

152

Figura 4.19 Barra de estado do software PL7 Pro

4.8.2 Desenvolvimento de uma aplicação

Para se iniciar uma aplicação correctamente com o PL7 Pro é exigida uma determinada

ordem de acções. Na Fig. 4.20 mostra-se um diagrama de blocos, com as fases de

desenvolvimento de uma aplicação no software PL7 Pro.

A primeira fase de desenvolvimento é a criação de uma aplicação. Neste ponto será

escolhido o tipo de PLC a ser usado, tipo de processador, o tipo de cartão de memória,

que é facultativo e pode ser modificado posteriormente na configuração do processador, e

os módulos necessários à execução da aplicação.

Na fase seguinte da aplicação são editadas as configurações dos vários módulos usados,

dos parâmetros, das variáveis e da estrutura do programa, dos blocos de funções e dos

ecrãs de interface com o utilizador.

Procede-se posteriormente à programação da aplicação nos vários tipos de linguagem.

Após o desenvolvimento da aplicação são criadas tabelas de animação e efectuam-se o

testes corrigindo possíveis erros.

Page 159: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TSX Premium

153

É vantajoso testar as aplicações directamente no autómato, transferindo a aplicação para

o mesmo e proceder à simulação, em vez de usar o simulador do software. Assim

garante-se à partida que todos os parâmetros funcionam na prática.

Figura 4.20 Esquema de desenvolvimento de uma aplicação no PL7 Pro

Page 160: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TSX Premium

154

O software PL7 Pro permite dois tipos de estrutura. Uma estrutura mono tarefa, que

consiste numa tarefa simplificada por defeito, onde a única tarefa principal (master task),

que é composta por várias secções e subprogramas, é efectuada. A outra estrutura é multi

tarefa e é mais adequada para aplicações a correr em tempo real, é composta por uma

tarefa principal (master task), uma tarefa rápida (fast task) e eventos de processos

prioritários. Quando uma tarefa rápida é chamada ou se inicia o seu ciclo, a execução de

tarefas de baixa prioridade é interrompido a fim de lidar com o funcionamento da tarefa

rápida. A tarefa interrompida volta a ser activada quando a tarefa rápida é concluída.

As tarefas principais e rápidas do programa são compostas de várias partes, chamadas

secções e subrotinas. Cada uma destas secções pode ser programada na linguagem mais

apropriada para o processo a efectuar.

A divisão em secções é usada para criar um programa estruturado e para gerar ou

incorporar módulos de funções mais facilmente.

As subrotinas podem ser chamadas a partir de qualquer secção da tarefa principal à qual

elas pertencem ou a partir de outras subrotinas na mesma tarefa. Os módulos de funções

são um agrupamento de elementos de um programa de forma a desempenhar uma função

automática do sistema.

A criação de aplicações com o este software é baseada em editores e ferramentas que

podem ser acedidos a partir da janela do navegador, como se mostra na Figura

4.21 Estrutura de uma aplicação no software PL7 Pro4.21. Esta janela exibe o conteúdo

da aplicação numa estrutura em árvore. É possível aceder directamente a diversas funções

dependendo dos direitos do software utilizado.

Page 161: Automacao Industrial MarianoSJPS

Figura 4.21

Para aceder a cada um d

funções específicas de cada um.

O editor de configuração é usado para declarar e configurar os diversos

PLC, tais como o rack, o módulo de energia, o tipo de processador, módulos de I/O,

comunicação, etc.

O editor de configuração

aplicação, introduzindo o nome dos blocos funcionais

das zonas das variáveis globais.

Autómato TSX Premium

155

ura 4.21 Estrutura de uma aplicação no software PL7 Pro

Para aceder a cada um dos editores basta seleccionar e abrir, encontrando

funções específicas de cada um.

O editor de configuração é usado para declarar e configurar os diversos

rack, o módulo de energia, o tipo de processador, módulos de I/O,

O editor de configuração, Fig. 4.22, também assegura a configuração dos parâmetros da

aplicação, introduzindo o nome dos blocos funcionais (DFB), dos registos e

das zonas das variáveis globais.

Autómato TSX Premium

tura de uma aplicação no software PL7 Pro

encontrando-se todas as

componentes do

rack, o módulo de energia, o tipo de processador, módulos de I/O,

também assegura a configuração dos parâmetros da

, dos registos e do tamanho

Page 162: Automacao Industrial MarianoSJPS

Figura 4.22 Editor de configuração do software PL7 Pro

O editor de DFB’s é usado para a criação de blocos de funções para aplicações

específicas, que trabalham de acordo com os requisitos pretendidos.

Estes blocos de funções são utilizados quando uma sequência

aplicação, ou para concentrar uma operação do programa.

A sua programação é feita em texto estruturado ou em ladder. Após ser criado

ser utilizado várias vezes na a

programação ao utilizador.

O editor de variáveis admite vários

configurações, tendo como principal função a declaração das variáveis usadas na

aplicação.

Através do editor é possível criar símbolos

aplicação (bits, words), definir parâmetros para os blocos de função pré

(temporizadores, contadores, etc),

exibição (decimal, binário, hexadecimal,

O acesso às variáveis é facilitado

por tipo, família, símbolos ou endereços.

associados a uma variável, possibili

Autómato TSX Premium

156

Editor de configuração do software PL7 Pro

O editor de DFB’s é usado para a criação de blocos de funções para aplicações

específicas, que trabalham de acordo com os requisitos pretendidos.

blocos de funções são utilizados quando uma sequência da aplicação é repetida na

ntrar uma operação do programa.

A sua programação é feita em texto estruturado ou em ladder. Após ser criado,

rias vezes na aplicação, ou noutras, simplificando o trabalho

admite vários tipos de variáveis e cada uma com diferentes

como principal função a declaração das variáveis usadas na

s do editor é possível criar símbolos ou nomes para os diferentes objectos da

definir parâmetros para os blocos de função pré

(temporizadores, contadores, etc), inserir valores de constantes e seleccionar a base de

o (decimal, binário, hexadecimal, flutuantes, mensagem).

O acesso às variáveis é facilitado, pois este editor permite a classificação das variáveis

, símbolos ou endereços. Permite ainda exibir todos os objectos

possibilitando a busca de variáveis.

Autómato TSX Premium

O editor de DFB’s é usado para a criação de blocos de funções para aplicações

da aplicação é repetida na

este pode

simplificando o trabalho de

diferentes

como principal função a declaração das variáveis usadas na

para os diferentes objectos da

definir parâmetros para os blocos de função pré-definida

inserir valores de constantes e seleccionar a base de

ficação das variáveis

exibir todos os objectos

Page 163: Automacao Industrial MarianoSJPS

O editor de programa é usado para programar as funções e aplicações específicas a ser

implementada na aplicação.

• Lógica Ladder (LD)

• Lista de instruções (IL)

• Texto estruturad

• Grafcet (G7)

O editor de linguagem Ladder

construir redes de contactos

semelhante a um esquema eléctrico.

Fig

À semelhança do referido para o autómato TWIDO, o

contactos, bobinas e blocos de operações. Estes componentes são ligados em rede,

construindo em lógica Ladder um programa que execute as funções pretendidas.

O editor de lista de instruções

criar e editar os programas de lista de instruções, permit

numéricos de forma booleana.

Ladder.

Autómato TSX Premium

157

O editor de programa é usado para programar as funções e aplicações específicas a ser

implementada na aplicação. Oferece 4 tipos de linguagem de programação

Lógica Ladder (LD)

Lista de instruções (IL)

Texto estruturado (ST)

O editor de linguagem Ladder (LD), Fig. 4.23, é um editor gráfico que é usado para

construir redes de contactos (transcrição de diagramas de relés), sendo a sua analogia

semelhante a um esquema eléctrico.

Figura 4.23 Linguagem de contactos (Ladder)

À semelhança do referido para o autómato TWIDO, os componentes principais são

contactos, bobinas e blocos de operações. Estes componentes são ligados em rede,

lógica Ladder um programa que execute as funções pretendidas.

O editor de lista de instruções (IL), Fig. 4.24, é um simples editor de linhas permitindo

criar e editar os programas de lista de instruções, permite escrever tratamentos lógicos e

numéricos de forma booleana. Esta linguagem é a transcrição em texto de um

Autómato TSX Premium

O editor de programa é usado para programar as funções e aplicações específicas a ser

ferece 4 tipos de linguagem de programação:

é um editor gráfico que é usado para

(transcrição de diagramas de relés), sendo a sua analogia

s componentes principais são

contactos, bobinas e blocos de operações. Estes componentes são ligados em rede,

lógica Ladder um programa que execute as funções pretendidas.

é um simples editor de linhas permitindo

escrever tratamentos lógicos e

Esta linguagem é a transcrição em texto de um diagrama

Page 164: Automacao Industrial MarianoSJPS

Figura 4.24

A linguagem em texto estruturado

algoritmo é particularmente adequado para programar funções aritméticas complexas,

operações de tabelas e manipulação de mensagens.

Figura 4.25

O editor permite escrever operações lógicas e numéricas de forma estruturada,

assemelhando-se às linguagens de programação.

Com esta linguagem a transcrição

em outro tipo de linguagem, facilitando assim a programação de uma qualquer acção.

Autómato TSX Premium

158

Linguagem em lista de instruções (IL)

inguagem em texto estruturado (ST), Fig. 4.25, é uma linguagem sofisticada;

algoritmo é particularmente adequado para programar funções aritméticas complexas,

belas e manipulação de mensagens.

ura 4.25 Linguagem em texto estruturado (ST)

O editor permite escrever operações lógicas e numéricas de forma estruturada,

s linguagens de programação.

Com esta linguagem a transcrição de fluxogramas em programação é mais fácil do que

em outro tipo de linguagem, facilitando assim a programação de uma qualquer acção.

Autómato TSX Premium

4.25, é uma linguagem sofisticada; o seu

algoritmo é particularmente adequado para programar funções aritméticas complexas,

O editor permite escrever operações lógicas e numéricas de forma estruturada,

as em programação é mais fácil do que

em outro tipo de linguagem, facilitando assim a programação de uma qualquer acção.

Page 165: Automacao Industrial MarianoSJPS

O editor de Grafcet (G7), Fig. 4.26,

forma gráfica e estruturada.

colunas que definem células

Os elementos gráficos básicos são blocos de acções e blocos de transição. Após a

construção da estrutura, cada um dos blocos é programado para

quando activo. Os blocos podem ser programados

texto estruturado.

O editor de tabelas de animação, Fig. 4.27,

das variáveis principais da aplicação,

Uma aplicação importante destas tabelas é a simulação da aplicação

variáveis de entrada pode ver

As tabelas podem ser criadas

de secções do programa.

Para cada variável numérica

(decimal, binário, ponto flutuante, a mensagem ASCII).

Autómato TSX Premium

159

(G7), Fig. 4.26, é usado para programar operações sequenciais,

estruturada. Este editor é composto de 8 páginas de 14 linhas e 11

colunas que definem células que são capazes de receber elementos gráficos.

Os elementos gráficos básicos são blocos de acções e blocos de transição. Após a

cada um dos blocos é programado para exercer diferentes acções

. Os blocos podem ser programados em lógica ladder, lista de instruções ou

Figura 4.26 Linguagem em Grafcet

O editor de tabelas de animação, Fig. 4.27, é usado para criar tabelas contendo uma l

principais da aplicação, para que possam ser monitorizadas

Uma aplicação importante destas tabelas é a simulação da aplicação

variáveis de entrada pode ver-se em tempo real a reacção nas saídas.

ser criadas por introdução, ou serem iniciadas automaticamente a partir

Para cada variável numérica é possível seleccionar a base em que estas são

ponto flutuante, a mensagem ASCII).

Autómato TSX Premium

é usado para programar operações sequenciais, numa

mposto de 8 páginas de 14 linhas e 11

que são capazes de receber elementos gráficos.

Os elementos gráficos básicos são blocos de acções e blocos de transição. Após a

exercer diferentes acções

lógica ladder, lista de instruções ou

contendo uma lista

monitorizadas ou modificadas.

Uma aplicação importante destas tabelas é a simulação da aplicação; forçando as

automaticamente a partir

em que estas são exibidas

Page 166: Automacao Industrial MarianoSJPS

Figura 4.27

4.8.3 Regulação PID

As funções de regulação são elementos básicos da linguagem PL7

programação da regulação de ciclos dos PLC's Premium e Micro

Estas funções servem para responder às necessidades

necessitem funções de ajuste, processos com ajustes simples e regulação mecânica com

um tempo de amostragem pequeno.

As funções PID (Proporcional I

PL7 Pro, podendo aceder-se a ela

sua programação.

Esta função realiza uma correcção PID,

de ajuste (Setpoint) no formato [0

no mesmo formato. Para um funcionamento correcto do PID, deve

completa para a medida analógica e o ponto de ajuste.

A sintaxe de chamada da função PID é representada da seguinte forma:

PID(TAG, UNIT, PV, AUTO, PARA

Autómato TSX Premium

160

4.27 Editor de tabelas de animação

elementos básicos da linguagem PL7 Pro. Elas apoiam a

programação da regulação de ciclos dos PLC's Premium e Micro.

Estas funções servem para responder às necessidades de processos sequenciais

m funções de ajuste, processos com ajustes simples e regulação mecânica com

um tempo de amostragem pequeno.

Proporcional Integral Derivativo) são funções de base do software

se a elas através da biblioteca de funções facilitando assim a

realiza uma correcção PID, a partir de uma medida analógica e de um ponto

(Setpoint) no formato [0-10000]. Também proporciona um comando analógico

o. Para um funcionamento correcto do PID, deve-se respeitar a escala

para a medida analógica e o ponto de ajuste.

A sintaxe de chamada da função PID é representada da seguinte forma:

TAG, UNIT, PV, AUTO, PARA).

Autómato TSX Premium

Elas apoiam a

ocessos sequenciais, que

m funções de ajuste, processos com ajustes simples e regulação mecânica com

são funções de base do software

s através da biblioteca de funções facilitando assim a

a partir de uma medida analógica e de um ponto

ambém proporciona um comando analógico

se respeitar a escala

Page 167: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TSX Premium

161

Para cada um dos parâmetros existe uma configuração que irá definir o comportamento

da regulação pretendida. Em baixo está descrito o que cada parâmetro representa.

• TAG

Parâmetro de entrada que define o nome do controlador e tem um tamanho máximo

de 8 caracteres.

• UNIT

Parâmetro de entrada que define as unidades de medida usadas e tem um tamanho

máximo de 6 caracteres.

• PV

Parâmetro de entrada que representa a medida para o controlador. Pode ser do tipo

%MWi ou %IWxy.i.j.

• OUT

Parâmetro de saída analógica do controlador com gama de [0-10000] ou [0-5000] se

TI=0. Pode ser do tipo %MWi ou %IWxy.i.j

• AUTO

Parâmetro de entrada e saída que define o modo de funcionamento do PID, manual se

tiver valor lógico “0” ou automático se tiver valor lógico “1”. Pode ser do tipo

%MWi, %IWxy.i.j ou %Qxy.i.

• PARA

Parâmetros de entrada e saída que definem os bits internos do PID, serão descritos na

Tab. 4.2. Estes parâmetros são escritos, respectivamente, nas seguintes palavras

%MWi:43. O valor 43 é uma valor informativo que indica o espaço de memória que é

necessário para o funcionamento correcto do controlador.

Page 168: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TSX Premium

162

Tabela 4.2 Definição dos parâmetros PARA

Parâmetro Tipo Função SP %MWi Valor do Setpoint interno com o formato 0/10000

OUT_MAN

%MW(i+1) Valor da saída manual do PID (entre 0 e 10000)

KP %MW(i+2) Ganho proporcional do PID (entre -10000 e 10000)

TI %MW(i+3) Tempo integral do PID (0-20000) expresso em 10-1 segundos

TD %MW(i+4) Tempo derivativo do PID (0-20000) expresso em 10-1 segundos

TS %MW(i+5) Intervalo de amostragem do PID (entre 1 e 32000) expresso em 10-2 segundos

OUT_MAX

%MW(i+6) Limite superior da saída do PID em modo automático (entre 0 e 10000)

Out_MIN %MW(i+7) Limite inferior da saída do PID em modo automático (entre 0 e 10000)

PV_DEV %MW(i+8):

X0 Selecção da acção derivativa 0: segundo medida, 1: segundo desvio

NO_BUMP

%MW(i+8):X4

Modo com ou sem perturbações 0: com perturbações, 1: sem perturbações

DEVAL_MMI

%MW(i+8):X8

0: o diálogo do operador utiliza o PID 1: inibe a tomada em conta do PID pelo diálogo do operador.

4.9 Vijeo Designer

O software de configuração Vijeo Designer pertencente à família da Schneider Electric. É

um programa de desenvolvimento de ambientes gráficos para consolas de interface

gráfica. Permite a criação de aplicações para operação de sistemas de controlo nas

interfaces gráficas XBT GT, GK, GTW e nos PCs industriais Smart & Compact iPC.

O ambiente de programação deste software permite o desenvolvimento rápido e simples

de projectos. Devido à sua ergonomia avançada usando 6 janelas configuráveis, com uma

extensa biblioteca de imagens e ícones, permite a representação de qualquer esquema

industrial.

Page 169: Automacao Industrial MarianoSJPS

Os principais elementos do ambiente de desenvolvimento deste software

representados na Figura 4.28

são:

1 - Painel de desenvolvimento e visualização de informações.

2 - Propriedades dos objectos.

3 - Biblioteca de objectos gráficos animados.

4 - Relatório de operações.

5 - Listagem de objectos usados.

6 - Navegador de

Figura 4.28 Ambiente de desenvolvimento do software Vijeo Designer

Cada janela fornece informações relativas ao projecto ou a um objecto específico no

projecto. Tem a possibilidade de personalizar o seu ambiente de trabalho mov

redimensionando as janelas.

correspondente que está localizado na barra de ferramentas.

Autómato TSX Premium

163

Os principais elementos do ambiente de desenvolvimento deste software

Figura 4.28 Ambiente de desenvolvimento do software Vijeo Designer

Painel de desenvolvimento e visualização de informações.

Propriedades dos objectos.

Biblioteca de objectos gráficos animados.

Relatório de operações.

Listagem de objectos usados.

Navegador de desenvolvimento de aplicações.

Ambiente de desenvolvimento do software Vijeo Designer

fornece informações relativas ao projecto ou a um objecto específico no

Tem a possibilidade de personalizar o seu ambiente de trabalho mov

redimensionando as janelas. Para se ter acesso a estas janelas basta seleccionar o ícone

localizado na barra de ferramentas.

Autómato TSX Premium

Os principais elementos do ambiente de desenvolvimento deste software, que estão

de desenvolvimento do software Vijeo Designer

Ambiente de desenvolvimento do software Vijeo Designer

fornece informações relativas ao projecto ou a um objecto específico no

Tem a possibilidade de personalizar o seu ambiente de trabalho movendo ou

e ter acesso a estas janelas basta seleccionar o ícone

Page 170: Automacao Industrial MarianoSJPS

4.9.1 Desenvolvimento de uma aplicação

Para se desenvolver uma aplicação neste software

ordem de acções, permitindo ao utilizador desenvolver com maior rapidez

O primeiro passo na criação de aplicaçõ

funcionar a aplicação desenvolvida no software.

De seguida define-se as comunicações com o controlador. Este software admite vários

tipos de protocolos de comunicação e ligação a vários tipos de controladores em

simultâneo. Para se inicializar a aplicação define

posteriormente podem ser adicionados outros protocolos de comunicação

Após ser definida a comunicação, são declaradas as variáveis e criados os painéis que

irão representar o ambiente de trabalho na consola. Aqui poder

dados do controlador.

Por fim basta construir o projecto. A construção do projecto consiste em verificar os erros

de compilação da aplicação.

Figura 4.29 Sequência de desenvolvimento de uma aplicação para a consola Magelis

Terminado este procedimento, a aplicação está pronta

A transferência pode ser feita através de cabo USB, ligação Ethernet ou por transferência

de ficheiros com um qualquer dispositivo de a

A criação de aplicações é baseada em editore

janela de navegação, como mostra a

Esta janela exibe o conteúdo da aplicação numa estrutura em árvore.

Autómato TSX Premium

164

Desenvolvimento de uma aplicação

Para se desenvolver uma aplicação neste software, ter-se-á que respeitar uma determinada

ao utilizador desenvolver com maior rapidez essa aplicação.

O primeiro passo na criação de aplicações é a definição do equipamento

funcionar a aplicação desenvolvida no software.

se as comunicações com o controlador. Este software admite vários

tipos de protocolos de comunicação e ligação a vários tipos de controladores em

alizar a aplicação define-se um protocolo de comunicação,

odem ser adicionados outros protocolos de comunicação.

Após ser definida a comunicação, são declaradas as variáveis e criados os painéis que

representar o ambiente de trabalho na consola. Aqui poder-se-á visualizar e alterar

fim basta construir o projecto. A construção do projecto consiste em verificar os erros

Sequência de desenvolvimento de uma aplicação para a consola Magelis

a aplicação está pronta para ser transferida para a consola.

A transferência pode ser feita através de cabo USB, ligação Ethernet ou por transferência

de ficheiros com um qualquer dispositivo de armazenamento de dados (ex. PEN D

A criação de aplicações é baseada em editores. Estes podem ser acedidos a partir da

janela de navegação, como mostra a Figura 4.30 Janela de navegação do software Vijeo

Esta janela exibe o conteúdo da aplicação numa estrutura em árvore.

Autómato TSX Premium

determinada

aplicação.

onde irá

se as comunicações com o controlador. Este software admite vários

tipos de protocolos de comunicação e ligação a vários tipos de controladores em

comunicação,

Após ser definida a comunicação, são declaradas as variáveis e criados os painéis que

á visualizar e alterar

fim basta construir o projecto. A construção do projecto consiste em verificar os erros

Sequência de desenvolvimento de uma aplicação para a consola Magelis

para ser transferida para a consola.

A transferência pode ser feita através de cabo USB, ligação Ethernet ou por transferência

rmazenamento de dados (ex. PEN Drive).

podem ser acedidos a partir da

de navegação do software Vijeo.

Page 171: Automacao Industrial MarianoSJPS

Figura 4.30

No editor de variáveis, Fig. 4.31,

na aplicação. Na barra de ferramentas estão disponíveis as funções necessárias para o

desenvolvimento e visualização

Existem seis tipos de variáveis

flutuantes, string, bloco de inteiras e

oferece outro tipo de variável,

variáveis agrupadas.

As variáveis podem ser externas ou internas. As variáveis externas são usadas pelo

software para comunicar com o controlador através de diferentes tipos de protocolos.

As variáveis internas são apenas usadas para executar funçõ

software.

Figura 4.31

Autómato TSX Premium

165

ura 4.30 Janela de navegação do software Vijeo

, Fig. 4.31, é possível criar e configurar as variáveis a serem usadas

na aplicação. Na barra de ferramentas estão disponíveis as funções necessárias para o

desenvolvimento e visualização dessas variáveis.

istem seis tipos de variáveis possíveis de definir neste editor: inteiras, discretas,

ntes, string, bloco de inteiras e bloco de flutuantes. O Vijeo Designer também

oferece outro tipo de variável, por estrutura, que é um bloco que contém múl

As variáveis podem ser externas ou internas. As variáveis externas são usadas pelo

software para comunicar com o controlador através de diferentes tipos de protocolos.

As variáveis internas são apenas usadas para executar funções dentro da consola pelo

ura 4.31 Editor de variáveis do software Vijeo Designer

Autómato TSX Premium

as variáveis a serem usadas

na aplicação. Na barra de ferramentas estão disponíveis as funções necessárias para o

: inteiras, discretas,

Vijeo Designer também

que contém múltiplas

As variáveis podem ser externas ou internas. As variáveis externas são usadas pelo

software para comunicar com o controlador através de diferentes tipos de protocolos.

ntro da consola pelo

Editor de variáveis do software Vijeo Designer

Page 172: Automacao Industrial MarianoSJPS

Autómato TSX Premium

166

Para desenvolver as funções de cada painel é usado o editor gráfico. Este editor permite

desenvolver interfaces para objectos simples, bem como para objectos mais sofisticadas.

Com objectos simples é possível a criação e configuração de pontos, linhas, rectângulos,

elipses, medidores, gráficos em pizza, polígonos, textos, imagens, entre outras, Fig. 4.32.

Os objectos mais sofisticados estão pré-configurados, facilitando a sua aplicação. Estes

objectos são compostos por botões de pressão, indicadores, botões rotativos, tanques,

gráficos de barra, potenciómetros, selectores, campos de texto ou número, listas

numeradas, entre outras presentes neste software.

A biblioteca de objectos é uma pasta para armazenar desenhos, animações, painéis,

grupos de alarme, objectos gráficos e imagens.

Ela inclui mais de 4000 imagens industriais em 2 ou 3 dimensões. Basta arrastar e soltar

o objecto e posicioná-lo sobre o painel que está a ser criado. Os objectos criados pelo

utilizador podem ser adicionados a esta biblioteca, usando o mesmo método de arrastar e

soltar, mas desta vez para o interior da biblioteca.

Figura 4.32 Exemplo de algumas animações e objectos presentes na biblioteca do software

Vijeo Designer

Os objectos podem ser usados em vários painéis ou em várias máquinas de diferentes

tipos, são independentes, portanto estão disponíveis para qualquer projecto.

Page 173: Automacao Industrial MarianoSJPS

O editor de alarmes permite

alarmes para monitorização do automatismo

activado, este pode ser indicado

através do painel de alarmes, para além de aparecer uma mensag

outro tipo de informações tais como a data e

Para exibir uma mensagem de alarme num resumo de alarmes é preciso organizar grupos

de alarmes. Os alarmes são configurados nas vari

variável a um grupo de alarme

Outra forma de indicar alarmes é através de alarmes bandeira. Este tipo de alarme é

indicado através de mensagens rotativas que surgem no fundo dos painéis onde se detecta

o erro.

O editor de gráficos do Vije

tempo real, gráficos históricos e gráficos por parcelas, que indicam as variações dos

valores das variáveis, Fig. 4.33

Figura 4.33 Representação dos três tipos de gráficos que se podem criar co

À esquerda o gráfico em tempo real, ao centro o gráfico histórico, à direita o gráfico por

O software utiliza o registo de dados (Data Logging) para armazenar os valores das

variáveis. Com o registo de dados pode

as frequência de amostragem dos

Autómato TSX Premium

167

ermite criar uma lista de alarmes num painel, usando o resumo de

para monitorização do automatismo. Quando um erro ocorre,

pode ser indicado numa lista de alarmes. Quando um

de alarmes, para além de aparecer uma mensagem de erro, é mostrado

outro tipo de informações tais como a data e a hora da activação desse alarme.

Para exibir uma mensagem de alarme num resumo de alarmes é preciso organizar grupos

de alarmes. Os alarmes são configurados nas variáveis, e posteriormen

variável a um grupo de alarmes.

Outra forma de indicar alarmes é através de alarmes bandeira. Este tipo de alarme é

indicado através de mensagens rotativas que surgem no fundo dos painéis onde se detecta

editor de gráficos do Vijeo Designer permite criar 3 tipos de gráficos:

tempo real, gráficos históricos e gráficos por parcelas, que indicam as variações dos

, Fig. 4.33.

Representação dos três tipos de gráficos que se podem criar com o Vijeo Designer.

À esquerda o gráfico em tempo real, ao centro o gráfico histórico, à direita o gráfico por

parcelas

O software utiliza o registo de dados (Data Logging) para armazenar os valores das

variáveis. Com o registo de dados pode-se especificar as variáveis a registar, determinar

as frequência de amostragem dos dados e onde os dados serão armazenados.

Autómato TSX Premium

usando o resumo de

, e um alarme é

Quando um erro é indicado

em de erro, é mostrado

alarme.

Para exibir uma mensagem de alarme num resumo de alarmes é preciso organizar grupos

áveis, e posteriormente atribuída a

Outra forma de indicar alarmes é através de alarmes bandeira. Este tipo de alarme é

indicado através de mensagens rotativas que surgem no fundo dos painéis onde se detecta

permite criar 3 tipos de gráficos: gráficos em

tempo real, gráficos históricos e gráficos por parcelas, que indicam as variações dos

m o Vijeo Designer.

À esquerda o gráfico em tempo real, ao centro o gráfico histórico, à direita o gráfico por

O software utiliza o registo de dados (Data Logging) para armazenar os valores das

r as variáveis a registar, determinar

e onde os dados serão armazenados.

Page 174: Automacao Industrial MarianoSJPS

Com as amostras de valores recolhidas basta utilizar o gráfico que melhor se adapta aos

requisitos pretendidos. Cada gráfico admite mais que uma

pode ser usada em todos os tipos de gráficos em simultâneo

Depois de se desenvolver o programa para a aplicação

para a consola e executar o aplicativo

o programa está isento de erros antes de

Usando a simulação, é possível executar testes e ensaios no computador sem ter de estar

ligado à consola.

Além de simular a exibição da interface gráfica do

endereços de um dispositivo sem se conectar a

equipamentos de comunicação

especificados, como uma onda sinusoidal

O software Vijeo Designer proporciona vários métodos de transferência de projectos.

Através de uma ligação física entre o computador e a consola

feita via Ethernet, cabo USB ou através de um cabo ligação série

Figura 4.34 Exemplo de alguns m

Quando não existe nenhuma ligação física ou a consola está localizada

a transferência pode ser feita através de ficheiros de sistema utilizando cartões de

memória ou dispositivos de armazenamento de d

Autómato TSX Premium

168

Com as amostras de valores recolhidas basta utilizar o gráfico que melhor se adapta aos

requisitos pretendidos. Cada gráfico admite mais que uma variável e a mesma variável

pode ser usada em todos os tipos de gráficos em simultâneo.

programa para a aplicação, pode-se descarregar o projecto

para a consola e executar o aplicativo no simulador. No entanto, é importante gara

erros antes de ser descarregado.

Usando a simulação, é possível executar testes e ensaios no computador sem ter de estar

Além de simular a exibição da interface gráfica do utilizador, pode-se também

endereços de um dispositivo sem se conectar ao equipamento. O Vijeo Designer

s de comunicação, alterando os valores das variáveis com padrões

especificados, como uma onda sinusoidal ou valor incremental.

roporciona vários métodos de transferência de projectos.

Através de uma ligação física entre o computador e a consola, a transferência pode ser

feita via Ethernet, cabo USB ou através de um cabo ligação série, Fig. 4.34.

Exemplo de alguns métodos de transferência de projectos

ligação física ou a consola está localizada num sítio remoto,

a transferência pode ser feita através de ficheiros de sistema utilizando cartões de

memória ou dispositivos de armazenamento de dados (USB Flash Drives).

Autómato TSX Premium

Com as amostras de valores recolhidas basta utilizar o gráfico que melhor se adapta aos

variável e a mesma variável

se descarregar o projecto

, é importante garantir que

Usando a simulação, é possível executar testes e ensaios no computador sem ter de estar

também simular

Vijeo Designer simula

alterando os valores das variáveis com padrões

roporciona vários métodos de transferência de projectos.

a transferência pode ser

num sítio remoto,

a transferência pode ser feita através de ficheiros de sistema utilizando cartões de

Page 175: Automacao Industrial MarianoSJPS

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Bibliografia

Bibliografia principal

[1] K. Clements-Jewery and W. Jeffcoat, “The PLC Workbook”, Prentice Hall, 1996

[2] Colin D.Simpson, “Programmable Logic Controllers”, Prentice Hall, 1994

[3] Electric, Schneider, “Automation Platform Modicon Premium”, [Catalogue], 2008.

[4] Electric, Schneider, “Premium PLC’s TSX 57/ PCX 57 Processors implementation”,

[Catalogue], 2008.

[5] Electric, Schneider, “Dialogo Homem Maquina - Documento técnico nº4”, 2009.

[6] Telemecanic, “Modicon Premium PLCs – TSX AEY Analog Input Modules”,

[Catalogue], Schneider Electric, 2009.

[7] Twido - Automation and Control - Schneider Electric, www.schneider-electric.com/.

Bibliografia secundária

[8] Jon Stenerson, “Fundamentals of Programmable Logic Controllers, Sensors &

Communications”, Prentice Hall, 1993.

[9] Francisco, António M. S., Autómatos Programáveis, Edições Técnicas e

Profissionais, Março 2002.

[10] José Novais, “Programação de Autómatos – Método Grafcet”, Fundação Calouste

Gulbenkian, 1992.