Caderno de Anotações

•
Engenharias

Luis Fernando Faria Silva
21/07/2020
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Automação Industrial

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Universidade Federal de Lavras
Departamento de Automática
Engenharia de Controle e Automação
GAT118 - INFORMÁTICA INDUSTRIAL
CADERNO DE ANOTAÇÕES
Prof. Dimitri Campos Viana
Março de 2020
Avisos Importantes
Aos discentes: o estudo deste material não é suficiente para
lhe preparar para as avaliações da disciplina.
Para tal, consulte o arquivo“dúvidas frequentes”
em http://bit.do/dimicamp.
Aos docentes: sinta-se livre para utilizar este material, porém
não desvincule-o de seu autor.
GAT118 – Informática Industrial
GAT118 – Informática Industrial
Prof. Dimitri Campos Viana
Universidade Federal de Lavras
Março de 2020
Universidade Federal de Lavras Prof. Dimitri Campos Viana 2
GAT118 – Informática Industrial
SUMÁRIO
Semana 01 – História da Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Semana 03 – Prog. com Diag. Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Semana 04 – Prog. com Diag. Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Semana 06 – Prog. com Diag. Ladder: Contadores e Temporizadores
Semana 07 – Desenv. de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Semana 08 – Desenv. de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Semana 11 – Programação com Diagrama de Blocos de Funções
Semana 12 – Programação com Lista de Instruções
Semana 13 – Programação com Texto Estruturado
Semana 14 – Programação com Diagrama de Fluxo Sequencial
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Semana 1
História da Informática Industrial
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Linha do Tempo
• Primeiros Sistemas de Automação Industrial
⇒ Evolúıram durante a Revolução Industrial (fim do século XIX).
⇒ Implementados por dispositivos puramente mecânicos.
⇒ Automatizavam algumas tarefas cŕıticas e repetitivas.
⇒ Os dispositivos precisavam ser desenvolvidos para cada tarefa.
· Possúıam uma pequena vida útil.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Linha do Tempo
• Sistemas Eletromecânicos (com Relés)
⇒ Começaram a substituir sistemas mecânicos (década de 1920).
⇒ Foram vastamente empregados
em todo o mundo.
· Funções de controle mais
complexas e sofisticadas;
· Custo viável, especialmente
em pequenas máquinas;
· Fácil projeto e manutenção
(em relação aos anteriores);
⇒ Ainda existem em um grande
número de processos antigos.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Linha do Tempo
• Primeiros Computadores Comerciais
⇒ Utilização em sistemas de automação (década de 1970).
⇒ Programáveis, logo:
· Mais flex́ıveis do que as lógicas por interligação elétrica.
⇒ No entanto, eram:
· Grandes, caros, dif́ıceis de programar e muito senśıveis
ao uso em ambientes agressivos, como os industriais.
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Linha do Tempo
• Surgimento dos Controladores Lógico–Programáveis (CLPs)
⇒ Demanda existente na indústria automobiĺıstica dos EUA.
· Mudança na linha de montagem → Mudança nos relés.
· Gastos elevados de tempo (e dinheiro).
· Além disso, computadores comerciais não eram a solução.
⇒ Especificou-se as necessidades de muitos usuários de circuitos
a relés (não só da indústria automobiĺıstica), dentre elas:
· Facilidade de programação e reprogramação;
· Confiabilidade apropriada para ambientes industriais;
· Possibilidade de reparo com componentes modulares;
· Possibilidade de expansões sem grandes alterações;
· Redução de tamanho em relação aos sistemas com relés;
· Custo competitivo em relação aos sistemas com relés.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Linha do Tempo
• Primeiros Controladores Lógico–Programáveis (CLPs)
⇒ Eram grandes e relativamente caros.
· Competitivos apenas para substituir pelo menos 150 relés.
⇒ Atualmente, com melhorias de projeto, pode-se utilizar um
CLP para circuitos equivalentes a 15 relés (ou menos).
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Linha do Tempo
• Resumo (extráıdo de Franchi e Camargo (2008))
⇒ Evolução da automação industrial desde o final do século XIX:
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Semana 01 – História da Informática Industrial
Subtópico
Relés Eletromecânicos
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Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Surgimento (adaptado de Rehg e Sartori (2009))
⇒ O 1o modelo foi desenvolvido por Joseph Henry, em 1836.
⇒ Mais de 180 anos depois, ainda possuem 3 elementos básicos:
· O eletróımã, que cria o campo
magnético com a passagem da
corrente pela bobina;
· A armadura, que é puxada para
perto da bobina durante sua
ativação e afastada pela mola
na ausência de corrente;
· Os contatos, que criam os
caminhos elétricos entre os
terminais “Comum”, “NA”
e “NF”.
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Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Pergunta
⇒ Imagine esse mecanismo encapsulado em uma caixa plástica.
· Quantos terminais elétricos essa caixa possui?
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Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Representações Esquemáticas
⇒ Nos projetos de sistemas elétricos, duas formas são usadas:
Circuitos de Potência Diagramas para Lógicas
e Comando Manual de Controle Automático
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Circuitos de Potência e Comando Manual
⇒ Exemplo:
⇒ Pergunta: os contatos NA dos relés R1 e R2 aparecem em dois
pontos distintos do projeto. Como isso é posśıvel?
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Anotações:
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Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Resposta
⇒ Existe uma grande variedade de relés no mercado.
· De diversos tamanhos e com diversas configurações
de contatos.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Diagramas para Lógicas de Controle Automático
⇒ Śımbolos padronizados são usados para representar diferentes
elementos, como:
· Bobinas e contatos dos relés;
· Chaves seletoras e botoeiras;
· Pressostatos, termostatos etc;
· Motores e válvulas;
· Lâmpadas e sirenes;
⇒ Pergunta: quantos contatos de um mesmo relé posso usar
em meu diagrama?
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Diagramas para Lógicas de Controle Automático
⇒ Note as linhas verticais:
· A linha da esquerda representa
a fase ou o pólo positivo do
circuito;
· A linha da direita representa o
neutro ou o pólo negativo;
⇒ Também são conhecidos como
“DiagramaLadder”, pois seu
formato é muito semelhante
ao de uma escada.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Exemplo
⇒ Para obter um sistema de controle On/Off a partir de relés,
considere o diagrama esquemático, as informações e a lista
de material mostrados a seguir:
· A vazão de entrada é constante;
· Quando a válvula está aberta,
a vazão de sáıda é maior do
que a vazão de entrada.
· LSH-101 – Chave de ńıvel alto (NF);
· LSL-101 – Chave de ńıvel baixo (NA);
· SS-101 – Chave seletora;
· VS-101 – Válvula (127VCA, NF);
· CR1 – Relé (bobina 24VCC , um contato NA e um contado NF);
· CR2 – Relé (bobina 24VCC , um contato NA e um contado NF);
· CR3 – Relé (bobina 24VCC , um contato NA e um contado NF).
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Anotações:
Anotações:
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Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Solucionando...
⇒ Tabela verdade com as ações que serão tomadas pelo sistema
em cada uma das posśıveis combinações das chaves de ńıvel.
Presença Presença
ĺıquido ĺıquido Ação
embaixo em cima
Sim Sim Abrir
Manter
Sim Não último
estado
Considerar
Não Sim como sendo
imposśıvel
Não Não Fechar
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Solucionando...
⇒ Se a chave de ńıvel LSH–101 é do tipo NF, a chave LSL–101 é
do tipo NA e a válvula VS-101 é NF, temos:
Presença Presença
ĺıquido ĺıquido Ação
embaixo em cima
Sim Sim Abrir
(conduz corrente) (corta corrente) (energizar)
Manter
Sim Não último
(conduz corrente) (conduz corrente) estado
Considerar
Não Sim como sendo
(corta corrente) (corta corrente) imposśıvel
Não Não Fechar
(corta corrente) (conduz corrente) (não energizar)
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Resposta
⇒ De acordo com a lista de materiais e a descrição funcional
dadas no enunciado, o controle On/Off do reservatório
pode ser feito por meio dos seguintes circuitos:
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Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Considerações Finais
⇒ Os relés eletromecânicos são utilizados a bastante tempo na
implementação de sistemas industriais de controle On/Off.
⇒ Entretanto, alguns pontos negativos sempre existiram:
· Grande complexidade da fiação em sistemas com muitos
relés (tanto para o projeto como para manutenção);
· Pouca flexibilidade para mudanças (qualquer modificação
implica refazer projetos, testes e documentação);
· Ocupam um grande espaço dentro dos painéis.
⇒ Assim, a partir de 1970, os relés vêm perdendo cada vez
mais espaço para os CLPs e outros tipos de controladores
microprocessados.
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Anotações:
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Relés Eletromecânicos
• Considerações Finais
⇒ No entanto, CLPs substituem apenas os Circuitos de Controle.
⇒ Os relés continuam sendo utilizados nos Circuitos de Potência.
· Se pensarmos no último cenário mostrado:
⇒ Além disso, devido ao baixo custo, relés ainda são usados em
alguns Circuitos de Controle simples, como controle de ńıvel.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 01 – História da Informática Industrial
Referências
• Referências dessa aula:
FRANCHI, C.M.; CAMARGO, V.L.A. de. Controladores Lógicos
Programáveis: Sistemas Discretos. [S.l.]: Érica, 2008. 352 p.
ISBN 9788536501994.
REHG, J.A.; SARTORI, G.J. Programmable Logic Controllers.
2. ed. [S.l.]: Pearson Prentice Hall, 2009. 600 p. ISBN
9780135048818.
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Anotações:
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Semana 2
Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Introdução
• Caracteŕısticas Básicas
⇒ São dispositivos microprocessados e programáveis.
⇒ Permitem a conexão de múltiplos sensores e atuadores.
· Ou seja, possibilitam monitorar e interferir no mundo real.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Introdução
• Hardware
⇒ A maioria dos CLPs possui hardware modular.
· Mais comuns: fonte, CPU e cartões de entradas e sáıdas.
⇒ Além disso, existem módulos mais especializados, por exemplo:
· Módulos que permitem a comunicação por protocolos
não previstos originalmente (incluindo SMS e GPRS).
⇒ Isso acarreta em flexibilidade de configuração.
· Expansão do processo → Expansão do CLP (há limites).
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Introdução
• Entradas e Sáıdas (Input e Output, ou simplesmente I/O)
⇒ Os sinais de I/O podem ser binários ou decimais.
⇒ As denominações a seguir são bastante comuns:
· Entradas Digitais – Para sensores como chaves de ńıvel
e fluxostatos ou interfaces como botoeiras e seletores;
· Sáıdas Digitais – Para atuadores como solenóides e
contatores ou interfaces como lâmpadas e sirenes;
· Entradas Analógicas – Para medidores cont́ınuos como
de ńıvel e vazão ou interfaces como potenciômetros;
· Sáıdas Analógicas – Para atuadores como válvulas
proporcionais e inversores de frequência ou interfaces
como displays do tipo bargraph;
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Anotações:
Anotações:
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Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Introdução
• Programação e Configuração de Hardware
⇒ Em geral, para se programar e configurar um CLP, utiliza-se
um PC, no qual se instala uma plataforma de desenvolvimento.
· Cada faḿılia de CLP tem a sua (gratuita ou não);
· Com ela, é posśıvel desenvolver programas e configurações
e descarregá-los no CLP (procedimento de download);
· Também permitem monitorar valores na memória do CLP;
· Além de mostrar, online, a execução do programa.
⇒ Exemplos:
· Pode-se ver que o valor dado por um sensor é 83 [oC].
· Pode-se monitorar uma lógica, em que um equipamento
é acionado somente se a condição “A” e a condição “B”
estiverem satisfeitas (e verificar qual dessas condições é
a responsável pelo equipamento estar parado).
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Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Introdução
• Prinćıpio de Funcionamento
⇒ Basicamente, após alguns procedimentos de inicialização, como
testes de memória e de hardware, inicia-se o seguinte ciclo:
⇒ 1a Etapa: os valores fornecidos pela
eletrônica das entradas são coletados e
transferidos para uma área de memória.
⇒ 2a Etapa: consiste na interpretação das
diversas instruções do referido programa.
· Algumas instruções usam valores das
entradas, já dispońıveis na memória.
· Outras instruções produzem valores a
serem aplicados aos circuitos de sáıda.
· Porém, aqui, tais valores são apenas
armazenados em uma área de memória.
⇒ 3a Etapa: atualiza-se os circuitos de sáıda
com os valores produzidos na 2a etapa.
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GAT118– Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Introdução
• Exemplo
⇒ Considere o programa a seguir e responda: quando tivermos
a situação INP1 = INP2 = 1, qual será o comportamento
do sinal elétrico na sáıda OUT1?
· Trecho 1 (8ms)
· Se (INP1 = 1) → Set(OUT1)
· Trecho 2 (4ms)
· Se (INP2 = 1) → Reset(OUT1)
· Trecho 3 (8ms)
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Introdução
• Aplicações
⇒ Atualmente, pode-se dizer que os CLPs “movem” os processos
produtivos na maioria das indústrias do planeta.
⇒ Pode-se encontrá-los em plantas de pequeno à grande porte e
em diversos tipos de indústria, como:
· Têxtil
· Aliment́ıcia
· Celulose
· Vidreira
· Farmacêutica
· Metalúrgica e Siderúrgica
· Qúımica e Petroqúımica
· etc
⇒ Quais os principais motivos para essa realidade?
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Anotações:
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Introdução
• Vantagens
⇒ O vasto uso dos CLPs pode ser explicado pelas diversas
vantagens oferecidas por esses equipamentos, dentre elas:
· São relativamente pequenos e consomem pouca energia;
· Ótima confiabilidade (poucos defeitos);
· São expanśıveis, permitindo a inclusão de novos módulos;
· Fácil reprogramação (reaproveitamento de hardware);
· Comunicam via rede com diversos outros dispositivos;
· Pode-se fazer alterações no programa sem interromper
o processo produtivo;
· Desenvolvedores podem acumular trechos de programas
e formar uma biblioteca.
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Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Subtópico
Acesso à Memória
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Acesso à Memória
• Tipos Básicos de Memória
⇒ Memória não volátil.
· Capaz de manter informações mesmo na ausência
de alimentação elétrica.
· Armazena alguns blocos funcionais do S.O. do CLP.
· Armazena o programa desenvolvido pelo usuário.
⇒ Memória volátil (RAM);
· Também é compartilhada entre o S.O. e o usuário,
conforme mostrado mais adiante.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Acesso à Memória
• Curiosidades sobre a Memória Não Volátil
⇒ Os primeiros CLPs usavam EPROMs.
· Erasable Programmable Read-Only Memory.
· Podiam ser apagadas apenas com radiação ultravioleta.
⇒ Uma evolução foram as EEPROMs.
· Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory.
⇒ Atualmente, usa-se cartões de memória FLASH, similares
aos que usamos em nossos smartphones.
· Entre outras vantagens, esses cartões facilitam a
atualização do firmware do CLP.
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Anotações:
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Acesso à Memória
• Memória RAM
⇒ Como mencionado anteriormente, o uso é compartilhado:
· Algumas áreas são exclusivamente utilizadas pelo S.O.
· Outras são exclusivas para o armazenamento de valores
produzidos e consultados pelo programa do usuário.
⇒ Existem ainda áreas de interação entre os dois:
· O S.O. disponibiliza valores para o programa do usuário.
· Vice–versa.
⇒ Veja o exemplo a seguir...
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Acesso à Memória
• Exemplo
⇒ Algumas subdivisões da memória RAM dos CLPs S7–1200,
fabricados pela Siemens, são identificadas como:
· I – Entradas (digitais e analógicas);
· Q – Sáıdas (digitais e analógicas);
· M – Exclusiva do usuário.
⇒ Pergunta: em quais áreas de memória (e como) ocorrem as
mencionadas interações entre S.O. e programa do usuário?
⇒ Dica: lembre-se do ciclo de funcionamento dos CLPs.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Acesso à Memória
• Declaração de Variáveis (Conceito Geral)
⇒ Assim como na informática convencional, a declaração de
variáveis para um programa de CLP se baseia nas definições
do Nome e do Tipo de dado de cada uma.
⇒ Por exemplo, para um CLP S7-1200, pode-se ter:
Śımbolo
Tipo de
dado
Comentário
Ligado Bool binário (0 ou 1)
Position SInt 8 bits c/ sinal (−128 a 127)
Secs USInt 8 bits s/ sinal (0 a 255)
Saldo Int 16 bits c/ sinal (−32.768 a 32.767)
Horas UInt 16 bits s/ sinal (0 a 65.535)
RawVal DInt 32 bits c/ sinal (−2.147.483.648 a 2.147.483.647)
Pulsos UDInt 32 bits s/ sinal (0 a 4.294.967.295)
Pressure Real
32 bits (−3, 402823 · 1038 a −1, 175495 · 10−38
e também +1, 175495 · 10−38 a +3, 402823 · 1038)
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Acesso à Memória
• Declaração de Variáveis (Para Qualquer CLP)
⇒ Se estivéssemos desenvolvendo um programa em C, o quadro
anterior seria suficiente.
⇒ No entanto, ao se declarar uma variável em um CLP, o que
mais é necessário?
· Definir a área de memória a qual essa variável pertence!
⇒ A forma como esta definição é feita depende da plataforma de
desenvolvimento que você está utilizando.
· Algumas usam diferentes locais de declaração (uma tabela
para entradas, outra para sáıdas, uma terceira para as
variáveis do usuário e assim por diante);
· Outras usam endereçamento, como no exemplo a seguir.
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Acesso à Memória
• Declaração de Variáveis (Exemplo para o CLP S7-1200)
Śımbolo
Tipo de
dado
Endereço Comentário
EQP004 BotLig Bool I0.0 Botão liga
EQP088 Abre Bool Q1.6 Abre (energiza)
EQP088 AuxLoc Bool M102.5 Auxiliar modo local
EQP022 Pulsos USInt IB65 Pulsos recebidos
EQP088 VelRaw UInt QW88 Referência velocidade (bruto)
EQP088 VelEng Real MD72 Referência velocidade (%)
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 02 – Conceitos Fundamentais Sobre CLPs
Acesso à Memória
• Sobreposição de Endereços
⇒ A menos que seja um caso muito espećıfico, endereços
sobrepostos terão efeitos catastróficos em seu programa.
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Anotações:
Anotações:
GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Semana 3
Programação com Diagrama Ladder:
Instruções Binárias e Decimais
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Revisão
• Relés Eletromecânicos (e uma Posśıvel Forma de Representação)
⇒ O śımbolo para a bobina é um ćırculo.
· A letra “c” (de coil) pode estar presente ou não.
⇒ O śımbolo para o contato NA são duas linhas paralelas.
· Indicando um circuito aberto.
⇒ Para o contato NF, acrescenta-se a linha transversal.
· Indicando o fechamento dos terminais.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Revisão
• Diagrama Ladder (de Componentes Elétricos)
⇒ Śımbolos padronizados são usados para
representar diferentes elementos, como:
· Bobinas e contatos dos relés;
· Chaves seletoras e botoeiras;
· Pressostatos, termostatos etc;
· Motores eválvulas;
· Lâmpadas e sirenes;
⇒ Note as linhas verticais:
· A linha da esquerda representa a fase ou
o pólo positivo do circuito;
· A linha da direita representa o neutro ou
o pólo negativo;
⇒ O diagrama é chamado “Ladder” pois sua forma lembra uma escada.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Revisão
• Desvantagens (Motivações para o Uso de CLPs)
⇒ Sistemas de automação baseados em relés estão sujeitos a:
· Número reduzido de contatos por relé;
· Ocupação de um grande espaço f́ısico;
· Grande quantidade de cabos elétricos;
· Dif́ıcil manutenção (apenas monitorações pontuais);
· Documentação trabalhosa (atualização dos diagramas).
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Subtópico
Introdução
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Introdução
• Diagrama Ladder como Linguagem de Programação
⇒ Os CLPs foram criados para substituir lógicas implementadas
com relés.
⇒ Desejava-se que a experiência dos técnicos fosse aproveitada.
⇒ O Diagrama Ladder foi adaptado para o mundo virtual.
· Ou seja, baseia-se na representação virtual dos relés.
· Assim, os elementos básicos são contatos e bobinas.
⇒ Foi a primeira linguagem disponibilizada pelos fabricantes.
· Difundiu-se bastante;
· É uma das mais utilizadas atualmente.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Introdução
• Elementos Básicos da Linguagem
⇒ Um contato testa o ńıvel lógico de uma posição de memória.
· A condição imposta por um contato NA é satisfeita se
a endereço associado ao contato está em ńıvel lógico 1.
· A condição imposta por um contato NF é verdadeira se
o endereço associado ao contato está em ńıvel lógico 0.
⇒ Uma bobina simples modifica o ńıvel lógico de uma posição de
memória, transferindo o resultado da lógica que a precede para
o endereço associado a ela.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Introdução
• Vantagens
⇒ O uso de um Diagrama Ladder virtual possibilita:
· Número praticamente irrestrito de contatos por relé;
· Ocupação de um pequeno espaço f́ısico;
· Diminuição dos cabos elétricos (as lógicas são virtuais);
· Fácil manutenção (monitorações amplas);
· Documentação simplificada (imprime-se o programa);
· Uso de outros elementos, além de contatos e bobinas.
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Subtópico
Instruções Binárias
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Instruções Binárias
• Bobinas de Set e Reset
⇒ Além da bobina simples e dos contatos (vistos na introdução),
as bobinas de Set e Reset também são amplamente utilizadas.
· Uma bobina de Set leva o bit associado a 1, sempre
que a lógica que a precede for verdadeira (e nada mais).
· Uma bobina de Reset leva o bit associado a 0, sempre
que a lógica que a precede for verdadeira (e nada mais).
⇒ Os śımbolos dessas instruções podem ser observados a seguir,
nas comparações entre Linguagem Ladder × Linguagem textual:
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Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Instruções Binárias
• Exemplo (acionamento de um motor por meio de duas botoeiras)
⇒ Supondo que as seguintes variáveis já foram cadastradas:
Śımbolo
Tipo de
dado
Endereço Comentário
BotLig Bool I2.3 Botão liga (não retentivo)
BotDsg Bool I2.4 Botão desliga (não retentivo)
LigEqp Bool Q10.5 Liga atuador (energiza)
⇒ Algumas posśıveis soluções são:
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Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Instruções Binárias
• Instruções de Detecção de Borda
⇒ Muitas vezes é importante executar uma ação quando uma
condição se altera (mas não enquanto ela permanece em
determinado estado).
· Borda de subida: ocorre quando uma condição comuta
de ńıvel baixo para ńıvel alto.
· Borda de descida: ocorre quando uma condição comuta
de ńıvel alto para ńıvel baixo.
⇒ Os eventos gerados são
impulsos, ou seja, estão
dispońıveis por um único
ciclo do CLP.
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Instruções Binárias
• Detecção de Borda de Subida
⇒ Sem uso de uma instrução espećıfica:
⇒ Usando a instrução espećıfica do CLP S7-1200:
⇒ Usando a instrução espećıfica do CLP S7-300:
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Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Instruções Binárias
• Detecção de Borda de Descida
⇒ Sem uso de uma instrução espećıfica:
⇒ Usando a instrução espećıfica do CLP S7-1200:
⇒ Usando a instrução espećıfica do CLP S7-300:
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Instruções Binárias
• Exemplo (acionamento de um motor por meio de uma única botoeira)
⇒ Supondo que as seguintes variáveis já foram cadastradas:
Śımbolo
Tipo de
dado
Endereço Comentário
BotTog Bool I4.6 Botão liga/desliga (não retentivo)
AuxEdg Bool M100.6 Auxiliar para detectar borda
AuxTog Bool M100.7 Auxiliar para inverter estado
LigEqp Bool Q12.0 Liga atuador (energiza)
⇒ Uma posśıvel solução é (usando o CLP S7-1200):
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Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Subtópico
Instruções Decimais e Instruções Mistas
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Instruções Decimais e Instruções Mistas
• Instrução “Move”
⇒ Apenas transfere o valor contido em sua entrada para a posição
de memória indicada no endereço associado à sua sáıda.
· O valor em sua entrada pode ser uma constante
ou determinado por um endereço de memória.
⇒ Em alguns CLPs, existe uma instrução para cada tipo de dado:
⇒ Em outros, existe uma instrução genérica:
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Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Instruções Decimais e Instruções Mistas
• Comparadores
⇒ Dois valores são parametrizados na entrada.
· Esses valores podem estar contidos em duas posições de
memória ou um deles pode ser apenas uma constante.
⇒ Se o resultado da comparação for verdadeiro, a sáıda é ativada.
⇒ Em geral, existe um conjuntode instruções para cada tipo de
dado (e suas representações gráficas podem variar):
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Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Instruções Decimais e Instruções Mistas
• Reflexão sobre Comparadores e Diagrama Ladder
⇒ Normalmente, os 6 tipos usuais de comparação estão
dispońıveis:
A == B
A <> B
A > B
A < B
A >= B
A <= B
⇒ Mas o que você faria, se em um determinado modelo de CLP,
a instrução para verificar se um valor é diferente de outro
não estiver dispońıvel?
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Instruções Decimais e Instruções Mistas
• Conversores de Tipos de Dados
⇒ O bloco mostrado abaixo é o B I (Byte–To–Integer).
· O valor contido no byte especificado na entrada
é transferido para a word especificada na sáıda.
⇒ Existem diversos blocos similares, por exemplo:
Byte–To–Integer
Integer–To–Double
Double–To–Real
Integer–To–Byte
Double–To–Integer
Real–To–Double (ROUND)
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Instruções Decimais e Instruções Mistas
• Operações Matemáticas Fundamentais
⇒ Os 2 valores (constantes ou contidos em memória) nas
entradas do bloco são operados.
⇒ A posição de memória associada à sáıda recebe o resultado.
⇒ Para cada tipo de dado, há um conjunto de instruções.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 03 – Programação com Diagrama Ladder: Instruções Binárias e Decimais
Instruções Decimais e Instruções Mistas
• Operações Matemáticas com Números Reais
⇒ Além das operações fundamentais, outras funções estão
dispońıveis, por exemplo:
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Anotações:
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Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Semana 4
Programação com Diagrama Ladder:
Sub-Rotinas e Funções
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Revisão
• Na Aula Passada...
⇒ Instruções binárias:
· Bobinas;
· Contatos;
· Instruções “Set” e “Reset”;
· Detecção de borda.
⇒ Instruções para manipulação de valores decimais;
· Move;
· Comparadores;
· Conversores de tipos de dados;
· Operações matemáticas.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Subtópico
Introdução
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Introdução
• Na Aula de Hoje...
⇒ Técnicas para estruturação de programas:
· Subrotinas;
· Funções.
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Anotações:
Anotações:
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Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Subtópico
Estruturação do Programa
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Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Estruturação do Programa
• Bloco Principal
⇒ Um programa de CLP baseia-se em um bloco principal.
· O sistema operacional executa-o ciclicamente.
⇒ Usuário pode usar apenas esse bloco.
· Todas as linhas concentradas em um só lugar.
· Mas, se o programa cresce, os inconvenientes aumentam.
⇒ O ideal é estruturar o programa com subrotinas e funções.
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Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Estruturação do Programa
• Subrotinas
⇒ Destinam-se à organização do programa.
⇒ Podem ser chamadas:
· A partir do programa do usuário (hierarquicamente);
· A partir de eventos (ćıclicos ou aćıclicos).
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Estruturação do Programa
• Subrotinas (chamadas a partir do programa do usuário)
⇒ Essas chamadas podem ser condicionais ou incondicionais.
⇒ Esse é um dos motivos que alteram o tempo de ciclo do CLP.
· Isso prejudica, por exemplo, os blocos PID.
p(k) = KP · e(k)
i(k) = i(k − 1) +KI ·
(
e(k)+e(k−1)
2
· Ts
)
d(k) = TD · e(k)−e(k−1)Ts
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Estruturação do Programa
• Subrotinas (chamadas a partir de eventos)
⇒ Esses eventos podem ser:
· Ćıclico (com peŕıodo configurável e fixo);
· Inicialização do CLP;
· Ativação de entradas digitais;
· Limite para o tempo de ciclo do CLP excedido;
· Falha em um módulo de hardware;
· Outro...
⇒ Reflexão: para tipo de evento acima, cite uma situação em
que é útil disparar a execução de uma subrotina.
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Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Estruturação do Programa
• Subrotinas (memória interna)
⇒ Além das áreas de memória convencionais (I, Q, M etc),
o programador pode contar com as áreas temporárias de
cada subrotina.
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Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Estruturação do Programa
• Funções
⇒ Destinam-se à organização e encapsulamento de código.
⇒ A principal diferença em relação às subrotinas é que, além
das variáveis temporárias, pode-se declarar variáveis:
· De entrada;
· De sáıda;
· De entrada/sáıda.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Estruturação do Programa
• Funções
⇒ Podem ser chamadas a partir:
· Do bloco principal;
· De subrotinas;
· De outras funções.
⇒ Devido aos parâmetros de entrada e sáıda, não podem ser
chamadas diretamente a partir de eventos.
· Mas um evento pode disparar uma subrotina que,
por sua vez, pode chamar uma ou mais funções.
⇒ Geralmente, a principal classificação é quanto a origem:
· Criadas pelo fabricante do CLP;
· Criadas pelo usuário.
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
GAT118 – Informática Industrial
Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Estruturação do Programa
• Funções do Fabricante
⇒ As plataformas de desenvolvimento de muitos CLPs incluem
bibliotecas de blocos pré–programados que executam tarefas
mais complexas, por exemplo:
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 04 – Programação com Diagrama Ladder: Sub-Rotinas e Funções
Estruturação do Programa
• Funções do Usuário
⇒ Outro recurso interessante é que o usuário também pode criar
suas funções. Ou seja, é posśıvel encapsular funções como:
⇒ Essas funções podem ser codificadas em qualquer linguagem e
chamadas em qualquer linguagem.
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Anotações:
Anotações:
GAT118 – InformáticaIndustrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Semana 6
Programação com Diagrama Ladder:
Contadores e Temporizadores
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Contadores
• Conceitos
⇒ Contam os pulsos que ocorrem em suas respectivas entradas.
⇒ Podem ser dos seguintes tipos:
· Crescente.
· Decrescente.
· Crescente/Decrescente.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Contadores
• Contador Crescente (CTU – Count Up)
⇒ Incrementa seu registro a cada transição positiva na entrada.
⇒ Quando o valor do registro (CV) for maior ou igual ao valor de
preset (PV), o sinal de sáıda associado ao contador torna-se 1.
⇒ A entrada reset (R) leva o registro (CV) à 0.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Contadores
• Contador Decrescente (CTD – Count Down)
⇒ Decrementa seu registro a cada transição positiva na entrada.
⇒ Quando o valor do registro (CV) for igual a zero, o sinal de
sáıda associado ao contador torna-se 1.
⇒ A entrada load (LD) leva o registro ao valor de preset (PV).
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Contadores
• Contador Crescente/Decrescente (CTUD – Count Up Down)
⇒ Incrementa o registro em transições positivas na entrada CU.
⇒ Decrementa o registro em transições positivas na entrada CD.
⇒ Quando CV > PV, a sáıda “QU” torna-se 1.
⇒ Quando CV = 0, a sáıda “QD” torna-se 1.
⇒ A entrada reset (R) leva o registro (CV) à 0.
⇒ A entrada load (LD) leva o registro ao valor de preset (PV).
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Contadores
• Exemplo
⇒ Uma bobinadeira deve preencher carretéis com 150 voltas.
· O operador inicia o processo por meio da botoeira “Liga”;
· O sensor emite um pulso elétrico quando detecta a haste;
· Ao final, o motor deve desligar automaticamente.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Subtópico
Temporizadores
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Temporizadores
• Conceitos
⇒ Surgiram para substituir os temporizadores eletromecânicos.
⇒ Cada instrução possui dois registros principais:
· Tempo pré-selecionado (PT): a ser definido pelo usuário.
· Tempo decorrido (ET): inicia-se após a habilitação.
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Temporizadores
• Temporizador com Retardo na Energização (TON)
⇒ Quando a entrada é ativada, nada acontece na sáıda,
mas inicia-se a contagem de tempo.
⇒ Quando o tempo decorrido (ET) for superior ao tempo
pré-selecionado (PT), a sáıda é ativada.
⇒ Após esse momento, a sáıda continuará ativada até que
a entrada seja desativada.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Temporizadores
• Exemplo de Aplicação do TON
⇒ Partida Y ∆ de motores.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Temporizadores
• Temporizador com Retardo no Desligamento (TOFF)
⇒ Enquanto a entrada estiver ativada, a sáıda também estará.
⇒ Quando a entrada é desativada, nada acontece na sáıda,
mas inicia-se a contagem de tempo.
⇒ Quando o tempo decorrido (ET) for superior ao tempo
pré-selecionado (PT), a sáıda é desativada.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Temporizadores
• Exemplo de Aplicação
⇒ Desligamento sequencial de motores.
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Temporizadores
• Exerćıcio
⇒ Implemente uma lógica com as seguintes caracteŕısticas:
· Uma chave seletora conectada à entrada I0.0 ativa
e desativa a lógica;
· Quando a lógica está desativada, a posição de memória
M0.0 deve permanecer em ńıvel lógico 0;
· Quando a lógica está ativada, M0.0 deve ser um sinal
ćıclico, permanecendo 3s em 0 e 6s em 1.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Temporizadores
• Resposta
⇒ Uma posśıvel solução é:
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Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Temporizadores
• Exerćıcio
⇒ Projete um Diagrama Ladder para a automação de um motor:
· Botões conectados às entradas I0.0 e I0.1 ligam e
desligam o motor, respectivamente;
· A entrada I0.2 está conectada a um termostato e o motor
é acionado por um contator conectado à sáıda Q0.0;
· Se aquecido, o motor deverá ser desligado e permanecer
assim por 3 minutos.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 06 – Programação com Diagrama Ladder: Contadores e Temporizadores
Temporizadores
• Resposta
⇒ Duas posśıveis soluções são:
⇒ Pergunta: qual é a diferença entre elas?
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
GAT118 – Informática Industrial
Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Semana 7
Desenvolvimento de SSCs: Tags,
Telas e Administração de Usuários
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Introdução
• Histórico e Evolução
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Introdução
• Contextualização e Observações
⇒ Os CLPs substitúıram os relés/contatores (mas não todos).
⇒ Os SSCs substitúıram as interfaces elétricas (mas não todas).
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Introdução
• Motivações para Uso de Interfaces Modernas
⇒ Em condições ideais, os sistemas de automação poderiam
funcionar sem interfaces. Na prática, elas são indispensáveis.
⇒ Um exemplo simples: tanque vazio
e bomba parada...
· Falha na bomba?
· Falha na operação?
⇒ Se os mantenedores tiverem que
que diagnosticar problemas via CLP,
o tempo de parada será maior.
⇒ Em plantas maiores, a falha de um
elemento possivelmente irá parar
todo o processo produtivo, visto que:
· Vários equipamentos dependem
uns dos outros.
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Anotações:Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Introdução
• Algumas das Principais Plataformas de Desenvolvimento
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Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Introdução
• Caracteŕısticas Comuns à Maioria das Plataformas
⇒ Estrutura Modular:
⇒ Dois ambientes: desenvolvimento e operação (runtime);
⇒ Linguagem dispońıvel p/ o usuário: Visual Basic Script (VBS);
⇒ Sistema Operacional: Microsoft Windows;
⇒ Hardware: PC convencional (muitas vezes).
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Introdução
• Funcionalidades Básicas (as avançadas, veremos na próxima aula)
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Introdução
• Ińıcio do Desenvolvimento de um Sistema de Supervisão
⇒ Objetivo básico:
· Criar uma interface de operação para o que foi
programado no(s) CLP(s).
⇒ Requisitos Mı́nimos para começar:
·“Mapa de memória” do(s) CLP(s) (estrutura de dados);
· Conhecimento básico do processo a ser supervisionado;
· Conhecimento básico da plataforma de desenvolvimento
(no nosso caso, será adotado o WinCC, da Siemens).
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Introdução
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Crie um projeto no WinCC e desenvolva uma interface de
operação para o seguinte sistema:
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Subtópico
Módulo de Gerenciamento de Tags
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Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Módulo de Gerenciamento de Tags
• Estrutura Hierárquica
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Módulo de Gerenciamento de Tags
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Configure a comunicação com o CLP S7-300 do projeto:
· Driver: SIMATIC S7 Protocol Suite
· Channel: TCP/IP
· Endereço da conexão: 192.168.0.53
⇒ Sabendo que o CLP já foi programado, cadastre os tags
correspondentes ao seu “mapa de memória”:
Śımbolo
Tipo de
dado
Endereço Comentário
Cmd MIT-02 Liga Bool M110.0 Motor 02 - Liga
Cmd MIT-02 Desliga Bool M110.1 Motor 02 - Desliga
Cmd MIT-02 Rearma Bool M110.2 Motor 02 - Rearma
Stt MIT-02 Ligado Bool M120.0 Motor 02 - Ligado
Stt MIT-02 Defeito Bool M120.1 Motor 02 - Defeito
Ana MIT-02 VelEst Real MD208 Motor 02 - Velocidade estimada
Par MIT-02 RefVel Real MD252 Motor 02 - Referência velocidade
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Módulo de Gerenciamento de Tags
• Uma Consideração Importante Sobre o Cadastro de Tags
⇒ Após cadastrados, os tags podem ser usados indistintamente
nos demais módulos do WinCC, isto é:
· Da mesma forma que um campo para entrada de valores
pode ser associado a um tag de comunicação para envio
de um setpoint a um CLP, ele também pode ser associado
a um tag interno para que o usuário determine o horizonte
de tempo de uma curva de tendência.
· Da mesma forma que um script que roda em segundo
plano monitora o ńıvel lógico de um tag associado a um
CLP da Siemens, ele também pode monitorar um tag
associado a um CLP da Rockwell.
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Subtópico
Módulo de Desenvolvimento de Telas
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Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Módulo de Desenvolvimento de Telas
• Objetos Gráficos (1a parte)
⇒ Tipos: linha, poĺıgono, botões, campos de texto, campos de
entrada e sáıda de dados, container para figuras importadas,
janela de alarmes, janela de plotagem de gráficos, etc.
⇒ Conjunto de Atributos:
· Categorias: geometria, cor, fonte, estilo, etc;
· Valores Estáticos (obs: existem “atalhos” para alterá-los);
· Valores Dinâmicos: tag, VBS, C e dynamic dialog.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Módulo de Desenvolvimento de Telas
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Crie uma tela e insira nela um objeto que permita ao operador
verificar a velocidade atual do motor:
· Tipo de objeto: I/O Field (configurado como sáıda);
· Atributo a ser tornado dinâmico: Output value
· Técnica: associação a um tag (Ana MIT-02 VelEst);
⇒ Adicione outro objeto na tela, permitindo que o operador
determine a velocidade do motor:
· Tipo de objeto: I/O Field (configurado como ent./sáıda);
· Atributo a ser tornado dinâmico: Output value
· Técnica: associação a um tag (Par MIT-02 RefVel);
⇒ Insira também campos de texto que os objetos anteriores
possam ser facilmente distinguidos.
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Módulo de Desenvolvimento de Telas
• Objetos Gráficos (2a parte)
⇒ Eventos: além de ser formado por um conjunto de atributos,
cada objeto gráfico pode gerar diferentes eventos;
· Categorias: mouse, keyboard, foco e outros;
· Como usar esses eventos: VBS, C e Direct connection.
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Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Módulo de Desenvolvimento de Telas
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Inclua três objetos do tipo button e configure-os conforme
solicitado a seguir:
T́ıtulo Objetivo Técnica
Liga escrever 1 no tag Cmd MIT-02 Liga VBS
Desliga escrever 1 no tag Cmd MIT-02 Desliga C
Rearma escrever 1 no tag Cmd MIT-02 Rearma Direct connection
⇒ Observação importante: as principais instruções para manipular
tags no WinCC são:
VBS C
Leitura HMIRuntime.Tags(“NomeTag”).Read GetTagTipo(“NomeTag”);
Escrita HMIRuntime.Tags(“NomeTag”).Write # SetTagTipo(“NomeTag”,#);
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Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Módulo de Desenvolvimento de Telas
• Técnicas para Representações de atuadores e seus estados (1a parte)
⇒ A técnica mais rudimentar para a representação de atuadores é
por meio da sobreposição de objetos:
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Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Módulo de Desenvolvimento de Telas
• Técnicas para Representações de atuadores e seus estados (2a parte)
⇒ Algumas plataformas (como o WinCC) permitemsoluções mais
elegantes, sendo que várias figuras podem ser associadas a um
único objeto (status display):
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Módulo de Desenvolvimento de Telas
• Técnicas para Representações de atuadores e seus estados (3a parte)
⇒ Outra opção, oferecida por plataformas como o WinCC, são
as animações por meio de objetos com pixels transparentes:
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Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Módulo de Desenvolvimento de Telas
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Implemente uma animação por meio de sobreposição:
· Motor Azul → Estático;
· Motor Verde → Tag (conexão direta);
· Motor Vermelho → Tag (conexão direta).
⇒ Implemente uma animação por meio do objeto Status Display:
· Script: VBS.
⇒ Implemente uma animação por meio de transparência:
· Cor para transparência: laranja (poderia ser outra);
· Script: C.
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Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Subtópico
Administração de Usuários, Senhas e Permissões
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Administração de Usuários, Senhas e Permissões
• Módulo User Administrator
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
GAT118 – Informática Industrial
Semana 07 – Desenvolvimento de SSCs: Tags, Telas e Administração de Usuários
Administração de Usuários, Senhas e Permissões
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Primeiramente, configure o módulo de administração de
usuários conforme mostrado no slide anterior, incluindo um
usuário com seu nome (além de “João” e ”Maria”);
⇒ Em seguida:
· Crie um botão para que o usuário possa fazer login;
· Mostre o nome do usuário que fez login em um “IOField”.
⇒ Posteriormente, restrinja:
· Botão “Desliga” com o ńıvel “Iniciante”;
· Botão “Liga” com o ńıvel “Intermediário”;
· Campo “Referência Velocidade” com o ńıvel “Avançado”.
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Anotações:
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Semana 8
Desenvolvimento de SSCs: Scripts,
Alarmes e Gráficos de Tendência
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Introdução
• Relembrando a Última Aula (funcionalidades básicas dos SSCs)
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Introdução
• Funcionalidades Avançadas (assunto desta aula)
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Introdução
• Observações Importantes
⇒ Qual critério foi utilizado para classificar funcionalidades como
básicas ou avançadas?
⇒ Uma funcionalidade é considerada avançada se ela lida com
históricos (armazena ou recupera dados em um banco):
· Apresentar os alarmes que estão presentes na planta em
um dado momento não é uma funcionalidade avançada
(mostrar os alarmes ocorridos na semana anterior sim).
· Apresentar uma curva formada por amostras coletadas
nos últimos 5 minutos não é uma funcionalidade avançada
(mostrar o ńıvel de um tanque no mês passado sim).
⇒ Além disso, outras funcionalidades, como os Scripts globais,
também são consideradas avançadas (veja os motivos a seguir).
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
GAT118 – Informática Industrial
Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Introdução
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Antes da utilização dos módulos vistos na aula de hoje,
retome o projeto da última aula, acrescentando tags
referentes as seguintes declarações existentes no CLP:
Śımbolo
Tipo de
dado
Endereço Comentário
Alr MIT-02 CrnExd Bool M130.0 Motor 02 - Corrente alta
Alr MIT-02 TmpExd Bool M130.1 Motor 02 - Temperatura alta
Alr MIT-02 LigFal Bool M130.2 Motor 02 - Falha na partida
Alr MIT-02 DrvFal Bool M130.3 Motor 02 - Falha no inversor
Ana MIT-02 CrnRaw Real MD204 Motor 02 - Corrente (bruto)
Ana GERAL Cnt0a9 Real MD200 Geral - Contador 0 a 9
⇒ E também os tags internos (note a ausência de endereços):
Name Type Parameters
Itn MIT-02 CrnEng Floating-point number 32-bit IEEE 754 vazio
Itn GERAL CLPFal Binary Tag vazio
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Subtópico
Módulo de Scripts Globais
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Módulo de Scripts Globais
• Scripts Globais
⇒ Além dos módulos que gerenciam alarmes e curvas de
tendência, outra funcionalidade avançada dispońıvel na maioria
das plataformas de SSCs é o módulo de Scripts Globais, assim
considerado por permitir ao usuário (entre outras coisas):
· Amostrar os tags desejados e armazenar seus valores
um banco de dados criado por ele (por exemplo, para a
futura geração de relatórios);
· Implementar algoritmos de controle baseados em técnicas
de inteligência computacional (RNA, Fuzzy etc),
escrevendo resultados na memória de um ou mais CLPs;
· Planejar soluções que utilizam, de forma integrada, os
demais módulos da plataforma (veja o próximo exemplo).
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Módulo de Scripts Globais
• Estruturação do WinCC
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Módulo de Scripts Globais
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Usando a linguagem C, faça o escalonamento dos valores de
corrente do motor, desenvolvendo:
· Uma função genérica para qualquer escalonamento linear;
· Uma sub-rotina, que usa esta função para converter
valores brutos (entre 0 e 16384) para valores em amperes
(entre 0 e 3,6).
⇒ Observação: sim, isto deveria ter sido feito no CLP, mas como
não foi, temos o recurso de fazer aqui no SSC!
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Módulo de Scripts Globais
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Por meio de uma sub-rotina em C e do tag de comunicação
Ana GERAL Cnt0a9, monitore se a CPU do CLP está ativa:
· Se o contador permanecer “congelado” por mais de 5s,
leve o tag Itn GERAL CLPFal a ńıvel lógico 1;
· Caso contrário, leve este tag interno a ńıvel lógico 0;
· Mostre o resultado em tela (depois, inclua em histórico).
⇒ Observe a integração que ocorre entre os 4 módulosa seguir:
· Gerenciamento de tags (uso do tag interno);
· Desenvolvimento de telas (apresentação do resultado);
· Scripts globais (“amarrando” todos os outros);
· Gerenciamento de alarmes (será usado no próximo tópico);
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Subtópico
Registro e Apresentação de Alarmes
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Registro e Apresentação de Alarmes
• Cadastro de Mensagens (Módulo Alarm Logging)
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Anotações:
Anotações:
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Registro e Apresentação de Alarmes
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Faça o cadastro das seguintes mensagens de alarme:
Tag Message Text Point of Error
Itn GERAL CLPFal CLP invativo CLP-053
Alr MIT-02 CrnExd Corrente alta Motor MIT-02
Alr MIT-02 TmpExd Temperatura alta Motor MIT-02
Alr MIT-02 LigFal Falha na partida Motor MIT-02
Alr MIT-02 DrvFal Falha no inversor Motor MIT-02
⇒ Configure as cores de cada tipo de mensagem:
· Mensagem disparada → Vermelho
· Mensagem reconhecida → Verde
· Mensagem encerrada → Azul
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Registro e Apresentação de Alarmes
• Apresentação de Mensagens (Módulo Graphics Designer)
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Registro e Apresentação de Alarmes
• Entendendo o Fluxo de uma Mensagem de Alarme
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Registro e Apresentação de Alarmes
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Insira em sua tela um quadro de apresentação de mensagens
de alarme, com as seguintes caracteŕısticas:
· Botões para alterar entre mensagens momentâneas
e mensagens em histórico;
· Botão para reconhecimento de mensagens;
· Colunas para mostrar a data e o horário da ocorrência;
· Colunas para mostrar a descrição da mensagem e
o elemento que a originou.
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Anotações:
Anotações:
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Subtópico
Registro e Apresentação de Valores Decimais
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Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Registro e Apresentação de Valores Decimais
• Configuração de Armazenamento (Módulo Tag Logging)
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Registro e Apresentação de Valores Decimais
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Configure a amostragem dos seguintes tags decimais:
Tag Aquisição Peŕıodo
Ana MIT-02 RefVel Ćıclica 2s
Ana MIT-02 VelEst Ćıclica 1s
Itn MIT-02 CrnEng Ćıclica 1s
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Registro e Apresentação de Valores Decimais
• Apresentação de Curvas de Tendência (Módulo Graphics Designer)
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
GAT118 – Informática Industrial
Semana 08 – Desenvolvimento de SSCs: Scripts, Alarmes e Gráficos de Tendência
Registro e Apresentação de Valores Decimais
• Exemplo Prático (implementado durante a aula, pelo professor)
⇒ Insira em sua tela um quadro de apresentação de curvas
de tendência, com as seguintes caracteŕısticas:
· Botões para alterar entre curvas momentâneas
e baseadas em histórico;
· Eixo X para um intervalo de 5 minutos;
· Eixo Y1 para valores entre 0 e 100 %;
· Eixo Y2 para valores entre 0 e 5 A;
· Curva da Referência do motor (amarelo);
· Curva da Velocidade do motor (verde);
· Curva da Corrente do motor (roxo);
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Anotações:
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Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Semana 9
Conceitos Fundamentais sobre OPC
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Curiosidade
• Esperanto
⇒ Idioma artificial, cuja versão inicial foi
publicada em 1887.
⇒ Projetado para ser:
· Uma ĺıngua de fácil aprendizagem;
· O 2o idioma de todas as nações
(a ideia não era substituir);
⇒ O idealizador foi o médico judeu Ludwik Lejzer Zamenhof:
· Bialystok (hoje na Polônia, na época Império Russo);
· Região de muitos povos e muitas ĺınguas.
⇒ Dentre as ĺınguas planejadas, é a mais popular.
⇒ Porém, estima-se no máximo 2 milhões de pessoas fluentes.
· Belo Horizonte possui 2,5 milhões de habitantes.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Introdução
• Interfaces de Operação
⇒ Não é comum, mas pode-se encontrar Sistemas de Automação
sem Sistemas Supervisórios.
⇒ A interface de operação pode se dar por elementos elétricos
ou por painéis eletrônicos.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Introdução
• Sistemas Supervisórios
⇒ No entanto, é dif́ıcil pensar em um Sistema Supervisório que
não se comunique com um ou mais CLPs.
⇒ Geralmente, o Sistema Supervisório inicia a comunicação, com
requisições do tipo:
· Me envie o valor contido na posição de memória X;
· Escreva o valor W na posição de memória Y .
⇒ O CLP apenas responde à essas requisições.
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
Anotações:
GAT118 – Informática Industrial
Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Subtópico
Comunicação Direta
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Comunicação Direta
• Fundamentos
⇒ A comunicação entre Sistemas Supervisórios e CLPs pode ser
exemplificada por meio da seguinte analogia:
⇒ Pergunta: se um Sistema Supervisório e um CLP possuem
capacidade de comunicação via TCP/IP, eles irão se comunicar?
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Comunicação Direta
• Implicações
⇒ Até o prinćıpio da década de 1990, o cenário era o seguinte:
⇒ E o dilema dos fabricantes era: incluo um driver no meu
Supervisório para comunicação com CLP de outro fabricante?
· Meu Sistema Supervisório ficará mais flex́ıvel;
· O CLP do outro fabricante ficará mais popular.
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Subtópico
Comunicação via OPC
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Comunicação via OPC
• Surgimento do OPC (Open Platform Communications)
⇒ Nos meados da década de 1990, a tecnologia OPC começou a
se difundir (e também podemos estudá-la com uma analogia).
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Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Comunicação via OPC
• Dois Novos Dilemas para os Fabricantes
⇒ Incluo a capacidade de ser OPC–Client no meu Supervisório?
· Meu Sistema Supervisório ficará mais flex́ıvel;
· As vendas do meu CLP podem cair, pois CLPs de outros
fabricantes poderão ser usados com meu Supervisório.
⇒ Disponibilizo no mercado um OPC–Server para o meu CLP?
· Meu CLP ficará mais popular;
· As vendas do meu Supervisório podem cair, pois Sistemas
de outros fabricantes poderão ser usados com meu CLP.
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Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Comunicação via OPC
• Cenário Atual
⇒ Ao contrário do esperanto, o OPC tornou-se bastante popular.
⇒ Atualmente, a maioria dos fabricantes:
· Comercializa OPC–Servers para os seus CLPs;
· Inclui drivers em seus Sistemas Supervisórios para que eles
possam ser OPC–Clients.
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Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Subtópico
Considerações Finais
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Anotações:
Anotações:
Anotações:
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Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Considerações Finais
• Um OPC–Server para Vários CLPs
⇒ Existem empresas que se especializaram em desenvolver
OPC–Servers “Poliglotas”.
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GAT118 – Informática Industrial
Semana 09 – Conceitos Fundamentais sobre OPC
Considerações Finais
• Outros Tipos de Cliente
⇒ Nem todo OPC–Client precisa ser um Supervisório comercial.
⇒ Pode-se desenvolver aplicações em VB, Delphi, Java etc
(ou mesmo em Excel) que, utilizando a capacidade de ser
OPC–Client, troquem dados com CLPs.
⇒ As principais utilidades são:
· Apresentação e armazenamento de dados gerenciais;
· Supervisão e Controle de plantas simples, nas quais não
compensa investir em um Sistema Supervisório comercial.
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Anotações:
Anotações:
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Semana 11 – Programação com Diagrama de Blocos de Funções
Semana 11
Programação com
Diagrama de Blocos de Funções
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Semana 11 – Programação com Diagrama de Blocos de Funções
Introdução
• Norma IEC 61131–3 (International Electrotechnical Commission)
⇒ Adotada pela maioria dos fabricantes.
⇒ Estabelece 5 linguagens de programação para CLPs.
· Duas dessas linguagens são textuais e três são gráficas.
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Semana 11 – Programação com Diagrama de Blocos de Funções
Introdução
• Linguagens Textuais × Linguagens Gráficas
⇒ Linguagens textuais são uma boa opção para a criação de
códigos que, uma vez depurados, dispensem a monitoração
do seu funcionamento.
· Exemplo: uma função que converte o valor bruto,
fornecido por uma entrada analógica, para o seu
respectivo valor em Unidade de Engenharia.
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Semana 11 – Programação com Diagrama de Blocos de Funções
Introdução
• Linguagens Textuais × Linguagens Gráficas
⇒ No entanto, caso o código dependa de estados da planta, as
linguagens textuais não são ideais, pois é mais dif́ıcil monitorar
a lógica.
· Exemplo: o acionamento de uma esteira depende de 2
sensores, Liga = A · B̄. Caso as condições estejam
satisfeitas, mas a esteira não funcione, deve-se identificar
qual sensor está com problema.
⇒ O uso de linguagens gráficas pode facilitar bastante tarefas
como essa.
· Tal vantagem torna-se mais evidente a medida em que a
complexidade das lógicas a serem monitoradas aumenta.
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Anotações:
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Introdução
• Resumo para Escolha da Linguagem
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Semana 11 – Programação com Diagrama de Blocos de Funções
Introdução
• Observações sobre as Linguagens da Norma IEC 61131–3
⇒ Por serem mais especializadas, as linguagens Texto Estruturado
e Diagrama de Fluxo Sequencial nem sempre estão presentes
nas plataformas de desenvolvimento.
· Alguns CLPs, especialmente os de pequeno porte,
simplesmente não dão suporte para essas linguagens.
· Em outros sistemas, são vendidas separadamente, como
pacotes de expansão da plataforma de programação.
⇒ Já as linguagens IL, FBD e LD são mais comuns e podem ser
escolhidas para o desenvolvimento de programas para maioria
dos CLPs.
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Introdução
• Principais Caracteŕısticas
⇒ O FBD baseia-se na representação virtual dos diagramas
utilizados pelos técnicos em eletrônica, em seus circuitos
de portas lógicas.
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Semana 11 – Programação com Diagrama de Blocos de Funções
Introdução
• Principais Caracteŕısticas
⇒ Assim como o LD, que se baseia na representação virtual
de relés, o FBD é uma linguagem gráfica.
· Essas duas linguagens são as mais parecidas entre si.
· Um código desenvolvido em FBD quase sempre pode
ser convertido em LD e vice–versa.
· Geralmente, o usuário pode alterar a forma de trabalho
por meio de seleções em menus como “View → Ladder”
ou “View → FBD”.
⇒ Por serem facilmente assimiladas por estudantes de Engenharia
de Controle e Automação, as principais instruções da linguagem
FBD serão apresentadas por meio de comparações com a
linguagem LD.
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Anotações:
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Subtópico
Principais Instruções
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Principais Instruções
• Elementos Básicos da Linguagem
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Principais Instruções
• Bobinas de Set e Reset
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Principais Instruções
• Detecção de Borda
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Principais Instruções
• Instruções Decimais
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Principais Instruções
• Temporizadores e Contadores
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Semana 12 – Programação