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CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICACELSO SUCOW DA FONSECA

CEFET-RJDEPARTAMENTO DE ENSINO SUPERIOR

SIMULAO DO CONTROLE E SUPERVISO DO TRATAMENTO DE GUADE UM PROCESSO INDUSTRIAL

Por:Camilla Emiliano Bastos da SilvaLeandro Brda Fernandes TrovoWalter Furtado da Silva Jnior

Professor Orientador:Alessandro Rosa Lopes Zachi

RIO DE JANEIRO

2006/1


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CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICACELSO SUCOW DA FONSECA

CEFET-RJDEPARTAMENTO DE ENSINO SUPERIOR

SIMULAO DO CONTROLE E SUPERVISO DO TRATAMENTO DE GUADE UM PROCESSO INDUSTRIAL

Monografia elaborada segundoas exigncias da disciplina

Projeto Final de Cursoque habilita a graduao em

Engenharia Industrial Eltricacom nfase em Eletrnica.

Por:Camilla Emiliano Bastos da SilvaLeandro Brda Fernandes TrovoWalter Furtado da Silva Jnior

Professor Orientador:

Alessandro Rosa Lopes Zachi

RIO DE JANEIRO2006/1

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CEFET-RJDIRED / BIBCE

FICHA CATALOGRFICA

2. PROJETO FINAL (Graduao)

S586 Silva, Camilla Emiliano Bastos daSimulao do Controle e Superviso do Tratamento de gua de um

Processo Industrial / Camilla Emiliano Bastos da Silva, Leandro Brda

Fernandes Trovo, Walter Furtado da Silva Jnior. 2006.xvi, 77f. + Anexos: ilustraes coloridas; tabelas; enc.

Projeto Final (Graduao) Centro Federal de Educao TecnolgicaCelso Suckow da Fonseca, 2006.

Bibliografia : f. 77

1.gua Purificao 2.Abastecimento de gua na indstria3.Controladores programveis 4.Redes de computadores Protocolos.I. Ttulo.

CDD 628.16

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DEDICATRIA

Deus, por nos dar fora, persistncia esade para enfrentarmos desafios e assim

conquist-los.

Aos nossos pais, pelos sacrifcios e privaesrealizados para a nossa formao,

pois acreditaram em nosso potencial.

Aos nossos irmos, pela fora e incentivo nosmomentos difceis.

s nossas namoradas e namorados, pelocarinho e compreenso em nossa ausncia.

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AGRADECIMENTOS

Aos Mestres de Engenharia Alcindo Ferreira Filho

e Leonardo da Silva Arajo por toda a dedicao,apoio e por todas as noites de estudos.

Aos Engenheiros Jorge Luiz dos Santos Bento,

Ricardo Albuquerque Caldas e Mrio Madureira

por confiarem no nosso potencial.

Ao Projetista Mecnico Marcio Faria Trovo portodo apoio, dedicao e solues que nos foram

de grande valia neste projeto.

Ao Tcnico em Eletrnica Walter Furtado da Silva

por todo apoio e suporte na realizao deste

projeto.

Aos Tcnicos Antnio Henrique Boy, Jos

Ricardo Leal, Jos Eduardo Chagas, Arthur de

Aquino Giro, Nailson Hunguinin, Joo Azarias

Baldovino Alemn, Carlos Alberto da Silva,

Camillo Martins e Paulo Henrique de Moura

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toda equipe RECAMIC MICHELIN, todaequipe RIOPOL e toda equipe KROMAV portoda a ajuda e incentivo para a realizaodesse trabalho.Aos Senhores Roberto Gois da ABB, Zenildo

da CONAUT, Fernanda da ICOS FLUXO ENVEL, Eloi da CONSISTEC, Alex Amrico daECIL e Isaias Pedro da CONEXEL, pelacolaborao em equipamentos e materiaisdoados.A todos aqueles que, contriburam direta ouindiretamente para a elaborao destetrabalho, pelo incentivo constante e dedicao.

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SUMRIO

1 INTRODUO ................................................................................................. 1

1.1 CENRIO ATUAL ......................................................................................... 1

1.2 OBJETIVO..................................................................................................... 1

1.3 ORGANIZAO DO TRABALHO ................................................................. 2

2 CONCEITOS BSICOS ................................................................................... 3

2.1 CLP (CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL)..................................... 3

2.1.1 HISTRICO ............................................................................................... 3

2.1.2 PRINCIPAIS CARACTERSTICAS............................................................. 4

2.1.3 ESTRUTURA BSICA DE FUNCIONAMENTO......................................... 6

2.1.4 PROGRAMAO DO CLP TWIDO............................................................ 8

2.1.4.1 INTRODUO A LINGUAGEM TWIDOSOFT ........................................ 9

2.1.4.2 OBJETOS DA PROGRAMAO DO TWIDOSOFT ............................. 11

2.1.4.3 ENDEREAMENTO DE VARIVEIS.................................................... 13

2.1.4.4 OBJETOS EM BLOCOS DE FUNO ................................................. 16

2.2 SOFTWARE DE SUPERVISO E CONTROLE ELIPSE SCADA............... 20

2.2.1 INFORMAES GERAIS ........................................................................ 20

2.2.2 MODOS DE OPERAO......................................................................... 22

2.2.3 CONFIGURAO.................................................................................... 23

2.2.4 CONFIGURAO ON-LINE..................................................................... 24

2.2.5 SUPERVISO E CONTROLE DE ESTAES A DISTNCIA................ 24

2.2.6 DRIVERSDE COMUNICAO E OPC ................................................... 25

2.2.7 CONEXO ............................................................................................... 25

2.2.8 INTERFACE GRFICA ............................................................................ 26

2.2.9 LGICAS (SCRIPTS)............................................................................... 27

2.2.10 ALARMES .............................................................................................. 28

2.2.11 FERRAMENTAS DE DEPURAO....................................................... 28

2.2.12 BANCO DE DADOS ............................................................................... 29

2.2.13 RELATRIOS ........................................................................................ 29

2.2.14 CONFIGURAO EXIGIDA................................................................... 29

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2.3 PROTOCOLO DE COMUNICAO MODBUS........................................... 30

2.3.1 COMUNICAO ENTRE DISPOSITIVOS MODBUS .............................. 30

2.3.2 MODOS DE TRANSMISSO SERIAL EM REDES MODBUS................. 31

2.3.3 ENDEREAMENTO MODBUS................................................................ 33

2.3.4 CDIGO DE FUNO MODBUS............................................................ 33

2.3.4.1 LEIA STATUS DE SADA DISCRETA (READ COIL STATUS CDIGO

DE FUNO 01) .................................................................................................. 34

2.3.4.2 LEIA STATUS DE ENTRADA DISCRETA (READ INPUT STATUS-

CDIGO DE FUNO 02)................................................................................... 34

2.3.4.3 LEIA STATUS DE SADA ANALGICA (READ HOLDING REGISTERS

CDIGO DE FUNO 03)................................................................................ 35

2.3.4.4 LEIA STATUS DE ENTRADA ANALGICA (READ INPUT REGISTERS

CDIGO DE FUNO 04)................................................................................ 35

2.3.4.5 FORAR O STATUS DE UMA BOBINA (FORCE SINGLE COIL

CDIGO DE FUNO 05)................................................................................... 36

2.3.4.6 CONFIGURANDO UM NICO REGISTRO (PRESET SINGLE

REGISTER CDIGO DE FUNO 06) ............................................................ 36

2.3.4.7 FORAR O STATUS DE MLTIPLAS BOBINAS (FORCE MULTIPLECOILS CDIGO DE FUNO 15).................................................................... 37

2.3.5.8 CONFIGURANDO MLTIPLOS REGISTROS (PRESET MULTIPLE

REGISTERS CDIGO DE FUNO 16).......................................................... 37

2.3.5 VERIFICAO DE ERRO MODBUS....................................................... 37

2.3.5.1 VERIFICAO DE ERRO PELO MTODO DA PARIDADE (PARITY

CHEKING)............................................................................................................ 38

2.3.5.2 VERIFICAO DE ERRO PELO MTODO LRC (MODO ASCII)......... 382.3.5.3 VERIFICAO DE ERRO PELO MTODO CRC (MODO RTU) .......... 38

3 BANCADA DE SIMULAO.......................................................................... 39

3.1 COMPOSIO DA BANCADA ................................................................... 39

3.2 DESCRIO DO FUNCIONAMENTO DA BANCADA................................ 40

3.3 PROGRAMA TWIDOSOFT ......................................................................... 41

3.4 APLICATIVO DE SUPERVISO E CONTROLE NO ELIPSE SCADA........ 54

3.4.1 DESCRITIVOS DE TELAS....................................................................... 55

3.5 MANUAL DE OPERAO DA BANCADA.................................................. 61

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3.5.1 PROCEDIMENTOS PARA POR A BANCADA EM OPERAO............. 61

3.5.2 VERIFICAO DAS CONDIES DE PROCESSO............................... 61

3.5.3 CONFIGURAO DO CLP PARA ATUAR NO MODO OPERACIONAL. 61

3.5.4 CONFIGURANDO O SUPERVISRIO ELIPSE SCADA PARA ATUAR NO

MODO OPERACIONAL ....................................................................................... 65

3.5.2 PROCEDIMENTOS PARA DESLIGAMENTO DA BANCADA ................. 67

4 HISTRICO DA MONTAGEM E DIFICULDADES ENCONTRADAS ............ 68

4.1 HISTRICO DA MONTAGEM .................................................................... 68

4.2 DIFICULDADES ENCONTRADAS.............................................................. 72

4.2.1 VLVULA SOLENIDE ........................................................................... 72

4.2.2 BOMBA DE GUA ................................................................................... 72

4.2.3 CONTRA PORCA..................................................................................... 72

4.2.4 TRANSMISSOR DE TEMPERATURA NO COMPATVEL COM PT100 73

4.2.5 RESISTNCIA DE AQUECIMENTO........................................................ 73

4.2.6 COMUNICAO MODBUS ENTRE O CLP E O SUPERVISRIO ......... 73

5 CONCLUSO................................................................................................. 75

5.1 COMENTRIOS GERAIS ........................................................................... 75

5.2 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS .......................................... 756 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS............................................................... 77

7 ANEXOS ........................................................................................................ 78

7.1 LISTA DE MATERIAIS ................................................................................ 78

7.2 DIAGRAMA ELTRICO .............................................................................. 80

7.3 FLUXOGRAMA DE ENGENHARIA............................................................. 81

7.4 FOLHA DE DADOS (DATASHEETS).......................................................... 82

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LISTA DE ILUSTRAES

Figura 2.1 Estrutura Bsica de um CLP. ............................................................. 7

Figura 2.2 Ciclo de Processamento dos CLPs. .................................................. 8

Figura 2.3 Programao em instruo lista....................................................... 10

Figura 2.4 Programao em Diagrama Ladder. ................................................ 10

Figura 2.5 - Configurao do PID Parmetros Gerais....................................... 16

Figura 2.6 - Configurao do PID Parmetros de Entrada................................ 17

Figura 2.7 - Configurao do PID Parmetros do PID. ..................................... 18

Figura 2.8 - Configurao do PID Parmetros de Sada. .................................. 19

Figura 2.9 Organizer (Organizador). ................................................................. 24

Figura 2.10 - Conexo com CLP. ......................................................................... 26

Figura 2.11 Tela de desenvolvimento do Elipse................................................ 27

Figura 2.12 Janela de Scripts............................................................................ 28

Figura 2.13 - Arquitetura de rede Modbus............................................................ 30

Figura 2.14 - Ciclo Pergunta-Resposta entre dispositivo Mestre-Escravo. .......... 31

Figura 2.15 - Rede industrial utilizando o protocolo Modbus................................ 31Figura 2.16 - Seqncia dos bits usando paridade no modo ASCII..................... 32

Figura 2.17 - Seqncia dos bits usando paridade no modo RTU....................... 32

Figura 2.18 - Modelo padro de um frame Modbus. ............................................ 33

Figura 2.19 Mensagem Modbus........................................................................ 33

Figura 3.1 Fluxograma de Engenharia da Bancada. ......................................... 40

Figura 3.2 - RUNGS 0, 1 e 2 do programa do CLP.............................................. 43

Figura 3.3 - RUNGS 3, 4 e 5 do programa do CLP.............................................. 44Figura 3.4 - RUNGS 6 e 7 do programa do CLP.................................................. 45

Figura 3.5 - RUNGS 8 e 9 do programa do CLP.................................................. 46

Figura 3.6 RUNGS 10 e 11 do programa do CLP. ............................................ 47

Figura 3.7 RUNGS 12, 13 e 14 do programa do CLP. ...................................... 48

Figura 3.8 RUNGS 15, 16 e 17 do programa do CLP. ...................................... 49

Figura 3.9 Grfico Temperatura x Tempo PID ativo....................................... 50

Figura 3.10 RUNGS 18 e 19 do programa do CLP. .......................................... 51

Figura 3.11 RUNGS 20, 21, 22 e 23 do programa do CLP. .............................. 52

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Figura 3.12 RUNGS 24, 25, 26, 27 e 28 do programa do CLP. ........................ 53

Figura 3.13 Tela Inicial do Sistema de Superviso e Controle.......................... 56

Figura 3.14 Tela Principal do Sistema de Superviso e Controle. .................... 57

Figura 3.15 Telas para acionamento e desligamento das vlvulas................... 57

Figura 3.16 Tela de acionamento e desligamento da bomba............................ 58

Figura 3.17 Tela de Temperatura do Tanque de Tratamento............................ 59

Figura 3.18 Indicao de Nvel e de Vlvula Aberta/Fechada........................... 59

Figura 3.19 Tela Crditos do Sistema de Superviso e Controle...................... 60

Figura 3.20 Iniciando o TwidoSoft. .................................................................... 62

Figura 3.21 Abrindo o programa Simulao de um Tratamento de gua

Automatizado. ............................................................................................... 62

Figura 3.22 - Boto Connect. ............................................................................. 63

Figura 3.23 Carregando o programa para o CLP.............................................. 63

Figura 3.24 Colocando o CLP em Run.............................................................. 64

Figura 3.25 Desconectando o CLP. .................................................................. 64

Figura 3.26 Iniciando Elipse Scada. .................................................................. 65

Figura 3.27 Abrindo aplicao Simulao de um Tratamento de gua

Automatizado. ............................................................................................... 66Figura 3.28 Iniciando a Aplicao no Elipse Scada........................................... 66

Figura 4.1 Montagem dos suportes................................................................... 68

Figura 4.2 Parte estrutural e hidrulica. ............................................................ 69

Figura 4.3 Parte hidrulica completa e conexo eltrica dos instrumentos....... 69

Figura 4.4 Incio da montagem do painel eltrico e suas conexes.................. 70

Figura 4.5 Painel Eltrico. ................................................................................. 70

Figura 4.6 - Teste e melhoria do Supervisrio Elipse........................................... 71Figura 4.7 Bancada em plena operao. .......................................................... 71

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LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 Operandos em instruo Booleana. ................................................ 12

Tabela 2.2 Objetos em palavra. ........................................................................ 13

Tabela 2.3 Formato para endereamento de memrias internas...................... 14

Tabela 2.4 Elementos no formato de endereamento....................................... 14

Tabela 2.5 Formato de extrao de bit de uma palavra. ................................... 14

Tabela 2.6 Formato de endereamento de memrias internas constantes e de

sistema.......................................................................................................... 14Tabela 2.7 Endereamento de memrias internas constantes e de sistema. ... 15

Tabela 2.8 Formato de endereamentos de entradas e sadas. ....................... 15

Tabela 2.9 Formato para enderear entradas e sadas analgicas. ................. 15

Tabela 2.10 Funes mais utilizadas no protocolo Modbus.............................. 34

Tabela 3.1 - Mapa de memria do CLP. .............................................................. 42

Tabela 3.2 - Endereamento dos TAG's no Elipse Scada.................................... 54

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LISTA DE ABREVIATURAS

A/D Analgico para digital;

ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas;

AQ Resistncia de Aquecimento;

ASCII - American Standard Code for Information Interchange, Padro Americano

de Codificao para Trocas de Informaes;

CEP Controle Estatstico de Processos;

CLP ou PLC Controlador Lgico Programvel;

CPU Central Processing Unit, Unidade Central de Processamento;CRC Cyclical Redundancy Check, Verificao Redundante Cclica;

D/A Digital para analgico;

DAC Carto de Aquisio de Dados;

DAO - Data Access Objects, Objetos de Acesso aos Dados;

DDE Dynamic Data Exchange, Troca de Dados Dinmica;

E/S ou I/O Entradas e sadas;

FL Filtro;HSH Chave para abrir ou ligar atravs do software de superviso;

HSL Chave para fechar ou desligar atravs do software de superviso;

IED Intelligent Electronic Devices, Dispositivos Eletrnicos Inteligentes;

LAH Alarme de Nvel Alto;

LAL Alarme de Nvel Baixo;

LRC Longitudinal Redundancy Check, Verificao Redundante Longitudinal;

LSH Chave de Nvel Alto;LSL Chave de Nvel Baixo;

MB Megabytes;

M-B Motor de Bomba;

MMI, HMI ou IHM Man Machine Interface, Interface Homem Mquina;

NEMA National Electrical Manufacturers Association;

ODBC Open Database Connectivity, Conectividade Aberta do Banco de Dados;

PID Compensador Proporcional Integral Derivativo;

Pop-up Tela que se abre sem que as outras precisem ser fechadas;

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PWM Pulse Width Modulate, Modulao por Largura de Pulso;

RAM Random Access Memory, Memria de Acesso Aleatrio;

RTU Remote Terminal Units, Unidades Remotas Terminais;

RUNG Linha do programa do Controlador Lgico Programvel;

SDCD Sistemas Distribudos para Controle Digital;

Shutdown Desligamento total do sistema.

SOE Sequenciamento de Eventos;

T Tanque;

TAG Cdigo de Identificao de instrumentos ou memrias internas;

TAH Alarme de Temperatura Alta;

TI Indicador de Temperatura;TSH Chave de Temperatura Alta;

TT Transmissor de Temperatura;

XV Vlvula ON/OFF;

XY Rel ou contatora atuando em uma vlvula solenide;

YY Rel ou contatora;

ZLHL Indicao de vlvula aberta ou fechada;

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RESUMO

Este projeto simular o controle e a superviso de um processo de

tratamento de gua industrial, utilizando uma pequena planta pra tal simulao.

Sero utilizados um Controlador Lgico Programvel (CLP) da famlia Twido

Telemechanique, do fabricante Schneider Electric, atual Merlin Gerin, e outros

tipos de equipamentos, tais como chaves de nvel, termopar, transmissores de

temperatura, chave contatora, controle de temperatura, entre outros, tambm

utilizamos um microcomputador com o software de superviso e controle Elipse

Scada como interface homem-mquina (IHM), para a visualizao e operao do

processo, utilizando o protocolo de comunicao Modbus da Modicon.

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ABSTRACT

This project simulate the control and the supervision of a industrial water

treatment process, using a small plant for such simulation. It was used a

Programmable Logical Controller (PLC) of the Twido Telemechanique family, and

other types of equipment, such as: level switches, thermocouple sensor,

temperature transmitters, contactora, temperature control, among others, it was

also used a microcomputer with the supervision and control software Elipse Scada

as man-machine interface (MMI), for the visualization and process operation,

using Modicon Modbus communication protocol.

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1 INTRODUO

1.1 CENRIO ATUAL

Com o advento de novas tecnologias e o mercado de trabalho cada vez

mais competitivo, o engenheiro deve possuir conhecimentos no apenas em sua

rea, mas tambm de todas as etapas de um processo industrial. Devido ao

crescimento da automao industrial, desenvolvemos a bancada didtica:

Simulao do Controle e Superviso do Tratamento de gua de um Processo

Industrial.

Para o desenvolvimento deste projeto, foi feito o uso do Controlador Lgico

Programvel (CLP) Telemecanique Twido, o Software de Superviso e Controle

Elipse Scada e o protocolo de comunicao Modbus. Sero demonstrados os

passos utilizados para a elaborao do programa do CLP, do software de

Superviso e Controle e os principais conceitos do protocolo de comunicao

Modbus.

1.2 OBJETIVO

O objetivo desse projeto de oferecer ao aluno de engenharia eltrica do

CEFET/RJ a oportunidade de ampliar e aprofundar seus conhecimentos na rea

de automao industrial, o mesmo proporcionar um contato prtico com os

instrumentos, equipamentos e softwares utilizados em sistemas automatizados no

mbito industrial.

1


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1.3 ORGANIZAO DO TRABALHO

No captulo 2 discute-se os conceitos bsicos do Controlador Lgico

Programvel, do software de programao do CLP (TwidoSoft), sobre o softwarede Superviso e Controle Elipse Scada e sobre o protocolo de comunicao

Modbus.

No captulo 3 aborda-se a bancada de simulao, sua composio,

descrio do funcionamento, o programa do CLP, as telas do software de

Superviso e Controle, e o manual de operao.

No captulo 4 aborda-se o histrico da montagem da bancada e as

dificuldades encontradas durante a execuo do projeto.

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2 CONCEITOS BSICOS

2.1 CLP (CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL)

Definio segundo a ABNT (Associao Brasileira de Normas Tcnicas):

um equipamento eletrnico digital com hardware e software compatveis com

aplicaes industriais.

Definio segundo a NEMA (National Electrical Manufacturers Association):

Aparelho eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para o

armazenamento interno de instrues para implementaes especficas, tais

como lgica, seqenciamento, temporizao, contagem e aritmtica, para

controlar, atravs de mdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou

processos.

2.1.1 HISTRICO

O Controlador Lgico Programvel, ou simplesmente CLP, tem

revolucionado os comandos e controles industriais desde seu surgimento nadcada de 70. Antes do surgimento dos CLPs as tarefas de comando e controle

de mquinas e processos industrias eram feitas por rels eletromagnticos,

especialmente projetados para este fim [11].

O controlador programvel nasceu praticamente dentro da indstria

automobilstica americana, especificamente na Hydromic Division da General

Motors, em 1968, devido grande dificuldade de se mudar a lgica de controle de

painis de comando a cada mudana na linha de montagem. Estas mudanas

3


20/108

implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro. A primeira gerao de CLPs

utilizou componentes discretos como transistores e CIs com baixa escala de

integrao.

Sob a liderana do engenheiro Richard Morley foi preparada uma

especificao que refletia os sentimentos de muitos usurios de rels, no s da

indstria automobilstica como de toda a indstria manufatureira. Nascia assim a

indstria de controladores programveis, hoje com um mercado mundial estimado

em 4 bilhes de dlares anuais, que no Brasil estimado em 50 milhes de

dlares anuais. Este equipamento foi batizado nos Estados Unidos como PLC

(Programmable Logic Controller), em portugus CLP (Controlador LgicoProgramvel) e este termo registrado pela Allen Bradley (fabricante de

CLPs).[11]

Hoje os CLPs oferecem um considervel nmero de benefcios para

aplicaes industriais, que podem ressaltar numa economia que excede o custo

do prprio equipamento (CLP). As vantagens de sua utilizao, comparados a

outros dispositivos de controle industrial, incluem: menor ocupao de espao,

menor potncia eltrica requerida, reutilizao, e reprogramvel, caso ocorram

mudanas de requisitos de controle, maior confiabilidade, fcil manuteno, maior

flexibilidade, satisfaz um maior nmero de aplicaes, permite a interface atravs

de rede de comunicao com outros CLPs e microcomputadores, maior facilidade

e rapidez na elaborao de projetos, entre outras.

Todas estas consideraes mostram a evoluo de tecnologia, tanto de

hardware quanto de software, o que permite o seu acesso a um maior nmero depessoas tanto nos projetos de aplicao de controladores programveis quanto

na sua programao.

2.1.2 PRINCIPAIS CARACTERSTICAS

Os CLPs so microcomputadores de propsitos especficos dedicados

para o controle de processos. Esses dispositivos foram desenvolvidos para o

controle de sistemas com entradas e sadas binrias (de dois estados apenas:ligado - desligado, alto - baixo, etc.); porm, hoje tm adquirido muitas outras

4


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funes com alta confiabilidade, como o caso de tratamento de sinais

analgicos, controle contnuo multi-variveis, controle de posio de alta preciso,

etc. Algumas caractersticas mais relevantes so:

Carter modular dos CLP's: permite adequar o controlador para qualquer

aplicao, j que o projetista especifica s o nmero e tipos de mdulos que

precisa de acordo com o nmero de entradas, sadas e outras funes, que

requer o processo a ser controlado, adequando-se o controlador aplicao.

Flexibilidade dada pela programao: podem ser aplicadas a qualquer tipo

de processo e facilmente modificadas, sem alterar a instalao.

Comunicao:cada fabricante possui redes de comunicao proprietrias

e possibilidades para comunicao com outros CLP's ou componentes como

inversores de freqncia, o que possibilita a distribuio de tarefas de controle e a

centralizao das informaes atravs de computadores, onde rodam aplicativos

de superviso. Diversos meios fsicos so possveis, como fios tranados, fibras

pticas ou ondas de rdio.

Redundncia:quando o sistema assim o requer, so fornecidos mdulos e

CPU's (Unidade Central de Processamento) redundantes (com mais de uma

CPU) que garantem uma altssima confiabilidade de operao at nos processos

mais exigentes.

As linguagens de programao desenvolvidas so fundamentalmente

representadas de trs formas: redes de contatos: similar aos esquemas eltricos

de rels e contatores; Blocos funcionais: similares aos esquemas eltricos de

circuitos digitais (AND, OR, XOR, etc.), Lista de instrues mnemnicas: similares

aos programas escritos em assembler.

Os CLP's nasceram para substituir rels na implementao de

intertravamentos (lgicas de controle para atuao nos equipamentos) e controle

seqencial, se especializando no tratamento de variveis digitais. caracterizado

por: fornecimento via projeto de integrao, sistema divido em diversas CPU's deCLP's a fim de obter melhor performance em aplicaes crticas. Redundncia

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proporcionada pela duplicao de cartes de E/S (entrada/sada), fontes e CPU's,

redes de comunicao antes proprietrias, agora buscam obedecer a padres

internacionais. Uso recente de fibras ticas, total liberdade de escolha de

parceiros de equipamentos e engenharia, programao de supervisrio (software

de superviso e controle) independente da programao do CLP, as variveis

devem ser definidas duas vezes, na base de dados do supervisrio e no

programa do CLP, tecnologia em geral aberta, muito eficiente no tratamento de

variveis discretas com poder e flexibilidade crescentes no tratamento de

variveis analgicas, hardware e software padres de mercado, custos globais

baixos quando comparado a SDCD (Sistemas Distribudos para Controle Digital).

2.1.3 ESTRUTURA BSICA DE FUNCIONAMENTO

O controlador programvel tem sua estrutura baseada no hardware de um

computador, tendo, portanto, uma unidade central de processamento (CPU),

interfaces de entrada e sada e memrias. A figura 2.1 ilustra a estrutura bsica

de um CLP.

As principais diferenas em relao a um computador comum estorelacionadas qualidade da fonte de alimentao, que possui caractersticas

timas de filtragem e estabilizao, interfaces de E/S imune a rudos e um

invlucro especfico para aplicaes industriais. Possuem tambm um terminal

usado para programao do CLP.

Dentre as partes integrantes desta estrutura temos: CPU, memria, E/S

(Entradas e Sadas), terminal de Programao.

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Figura 2.1 Estrutura Bsica de um CLP.

Os sinais de entrada e sada dos CLPs podem ser digitais ou analgicas.

Existem diversos tipos de mdulos de entrada e sada que se adequam as

necessidades do sistema a ser controlado. Os mdulos de entrada e sadas so

compostos de grupos de bits, associados em conjunto de oito bits (um byte) ouconjunto de dezesseis bits, de acordo com o tipo da CPU. As entradas analgicas

so mdulos conversores A/D, que convertem um sinal de entrada em um valor

digital, normalmente de 12 bits (4096 combinaes). As sadas analgicas so

mdulos conversores D/A, ou seja, um valor binrio transformado em um sinal

analgico.

Os sinais dos sensores so aplicados s entradas do controlador e a cada

ciclo (varredura) todos esses sinais so lidos e transferidos para a unidade de

memria interna (denominada memria imagem de entrada). Estes sinais so

associados entre si e aos sinais internos. Ao trmino do ciclo de varredura, os

resultados so transferidos memria imagem de sada e, ento, aplicados aos

terminais de sada. Este ciclo ilustrado na figura 2.2.

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Figura 2.2 Ciclo de Processamento dos CLPs.

2.1.4 PROGRAMAO DO CLP TWIDO

O Controlador Lgico Programvel utilizado neste projeto o

Telemecanique Twido do fabricante Schneider Electric, atual Merlin Gerin.

Este CLP usa o TwidoSoft (verso 3.2), que um software de

desenvolvimento em ambiente grfico, para criao, configurao e manuteno

dos controladoresdesta famlia.

Este software foi desenvolvido para o sistema operacional Windows (32-bit)

utilizados em computadores pessoais (PC). Os sistemas operacionais no qual o

TwidoSoft pode operar so: Microsoft Windows 98 Segunda Edio, MicrosoftWindows2000 Professionale Microsoft WindowsXP.

As principais caractersticas do TwidoSoftso:

Interface com o usurio padro Windows,

Programao e configurao de controladores Twido,

Controle e comunicao.

A configurao mnima do computador para utilizar o TwidoSoft:

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Pentium300MHz,

128 MB de memria RAM,

40 MB de espao livre no disco rgido.

Conforme ser visto no decorrer desta monografia, a especificao do

computador utilizado inferior ao que o software relata como plataforma mnima

de processamento.

2.1.4.1 INTRODUO A LINGUAGEM TWIDOSOFT

Um Controlador Lgico Programvel l entradas, escreve nas sadas e

resolve lgicas baseadas em um programa de controle. Criar um programa de

controle para um controlador Twidoconsiste em escrever uma srie de instrues

em uma linguagem de programao.

Antes de iniciar a programao do CLP se faz necessrio configurar no

prprio TwidoSoft qual ser a CPU (Base Controller) utilizada e qual ser o

protocolo de comunicao entre o CLP e o computador, e os cartes de entrada e

sada (analgicos ou digitais) adicionais se forem utilizados. Para o este projeto,utilizou-se a CPU TWDLCA24DRF, o protocolo de comunicao o MODBUS, e

o carto de entradas e sadas analgicas adicional TWDAMM3HT (2 entradas e 1

sada).

As seguintes linguagens podem ser usadas para criar um programa de

controle para o Twido: linguagem em Instruo Lista e diagramas em Ladder.

Instrues em lista: consiste em uma srie de instrues que seroexecutadas seqencialmente pelo controlador. A figura 2.3 ilustra um exemplo de

uma programao em instruo lista:

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Figura 2.3 Programao em instruo lista.

Diagrama Ladder:So similares aos diagramas lgicos, que representam

circuitos lgicos de controle, utilizando elementos grficos como bobinas, contatos

e blocos que representam instrues. A programao em diagrama Ladder foi

utilizada para o desenvolvimento do projeto. A figura 2.4 ilustra um exemplo de

programao em diagrama Ladder:

Figura 2.4 Programao em Diagrama Ladder.

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2.1.4.2 OBJETOS DA PROGRAMAO DO TWIDOSOFT

Os objetos palavra (Word) e bit so vlidos se estiverem alocados na

memria do controlador. Para isso, eles precisam ser usados em uma aplicao

antes de serem carregados para o controlador.

Objetos em bit: So variveis usadas como operandos e testadas por

instrues Booleanas. Existem cinco tipos de objetos em bits neste programa, so

eles: bits de Entrada/Sada, bits internos (bits de memria), bits de sistema, bits

de passo, bits extrados de palavras.

Abaixo segue a tabela 2.1 que descreve todos os principais objetos em bit

que so usados como operandos em instrues booleanas:

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Tipo Descrio Endereo ou Valor

Valores Imediatos 0 ou 1 (Verdadeiro ou Falso) 0 ou 1

Entradas/Sadas

Esses bits so as imagenslgicas dos estados

eltricos das entradas ousadas. Eles so

armazenados na memria eatualizados durante cadascando programa do CLP

%Ix.y.z%Qx.y.z

Memria Interna

So usadas para armazenarvalores intermedirios

enquanto um programa est

sendo executado

%Mi

Sistema

De %S0 at %S127 quemonitoram a operao

correta do controlador e acorreta execuo do

programa

%Si

Blocos de Funo

Corresponde as sadas dosblocos de funo.

Essas sadas podem serdiretamente conectadas ou

usadas como um objeto

%TMi.Q (Temporizadores)%Ci.P (Contadores)

Entre outros

Blocos de FunoReversveis

Blocos de funesprogramados usando

programao reversvel.E, D, F, Q, TH0, TH1

Extrados de PalavrasUm dos 16 bits em algumaspalavras pode ser extrado

como um bit operandoVarivel

Etapas Grafcet

Bit de etapa ativadoquando uma etapa

correspondente estiver ativo,e desativado quando a etapa

correspondente estiverdesativada

%Xi

Tabela 2.1 Operandos em instruo Booleana.

Em cada determinado tempo, o programa do CLP verifica os estados das

entradas e sadas do controlador.

Objetos em Palavra (Word): Objetos em palavra so endereados no

formato de palavras de 16 bits que so armazenadas na memria e podem conter

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um valor inteiro entre -32768 e 32767 (exceto para as funes de contadores

rpido que ficam entre 0 e 65535). A tabela 2.2 lista os objetos em palavra.

Palavra Descrio

Valores Imediatos

So valores inteiros que tem o mesmo formato16 bits, que so associados diretamente para

essas palavras.Podem estar na base 10 (decimal) ou na base

16 (hexadecimal).

Memria Interna (palavrasinternas)

Usadas para operaes com dados namemria. Os endereos vo de %MW0 at%MW255 e so lidas e escritas diretamente

no programa.

Constantes

So constantes numricas ou alfanumricas.Eles podem ser modificados pelo programador

durante a configurao. Elas vo de %KW0at %KW63 e so memrias que s podem

ser lidas.

Sistema

Tem as seguintes funes: Prover acesso aos dados que chegam

diretamente para o controlador paraleitura;

Ajustar operaes do programa (porexemplo: ajustar blocos contadores).

Blocos de Funo Correspondem aos parmetros ou valores dosblocos de funo.

Entradas/Sadas AnalgicasSo os valores que so adquirido ou enviados

nos mdulos de entrada/sada analgica(%IWi.j, %QWi.j).

Bits Extrados

O programador pode extrair um determinadobit de uma palavra, por exemplo: %MWi:Xk,onde k o bit ao qual o programador quer

extrair da palavra.

Tabela 2.2 Objetos em palavra.

2.1.4.3 ENDEREAMENTO DE VARIVEIS

Endereamento de Objetos em Bit: A tabela 2.3 ilustra o formato do

endereo de memrias internas e de sistema:

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% M,S i

Smbolo Tipo do Objeto Nmero

Tabela 2.3 Formato para endereamento de memrias internas.

A tabela 2.4 descreve os elementos no formato de endereamento:

Grupo Item DescrioSmbolo % Sempre precede as variveis do

software.Tipo do Objeto M Memria Interna.

S Memria de Sistema.Nmero I Nmero ndice da memria.

Tabela 2.4 Elementos no formato de endereamento.

A tabela 2.5 descreve os elementos no formato de endereamento

extraindo bits da palavra

% PALAVRA:X k

Smbolo Endereo da palavra Posio do bit (0-15)

Tabela 2.5 Formato de extrao de bit de uma palavra.

Endereamento de Objetos em Palavra: A tabela 2.6 ilustra o formato do

endereo de memrias internas, constantes e de sistema:

% M,K ou S W i

Smbolo Tipo de Objeto Formato Nmero

Tabela 2.6 Formato de endereamento de memrias internas constantes

e de sistema.

A tabela 2.7 lista o endereamento de objetos em palavras.

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Grupo Item Descrio

Smbolo %Sempre precede as variveis do

software.Tipo do Objeto M Memria Interna.

KConstantes (s podem ser alteradas

pelo programador).S Memria de Sistema.

Formato W Palavra de 16 bitsNmero I Nmero ndice da memria.

Tabela 2.7 Endereamento de memrias internas constantes e de

sistema.

Endereamento de Entradas e Sadas: Cada ponto de entrada/sada na

configurao do controlador Twido possui um endereo nico. Por exemplo, o

endereo %I0.0.4 designado para a entrada 4 do controlador.

A tabela 2.8 ilustra o formato do endereo de entradas e sadas:

% I,Q x. y. z

Smbolo Tipo de Objeto Posio do Tipo

E/S

Numero do Contador Canal

Tabela 2.8 Formato de endereamentos de entradas e sadas.

A tabela 2.9 ilustra o formato para endereos de entradas e sadas

analgicas:

% I,Q W x. y.

Smbolo Tipo de Objeto Formato Posio do Tipo E/S Controlador

Tabela 2.9 Formato para enderear entradas e sadas analgicas.

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2.1.4.4 OBJETOS EM BLOCOS DE FUNO

Os objetos em blocos de funo correspondem aos blocos contadores,

temporizadores, funes matemticas, funes lgicas e PID. Porm, no blocoPID preciso configur-lo antes de utiliz-los como bloco de funo.

Configurando o PID Compensador Proporcional Integral e Derivativo

Para configurar o bloco PID so necessrias quatro fases distintas:

Aquisio dos dados, que contempla a medida dos sensores do processo;

Setpoint(varivel interna, definida pelo programador); Execuo do algoritmo regulador do PID;

Envio para a sada do controlador, adaptada segundo as caractersticas do

atuador (PWM Pulse Width Modulate ou sada analgica)

Configurao do PID Parmetros Gerais

Figura 2.5 - Configurao do PID Parmetros Gerais.

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Campos para a configurao:

PID Number Define o nmero do PID que est sendo configurado.

Operation Mode Modo que o PID est operando.

Configurao do PID Parmetros de Entrada

Figura 2.6 - Configurao do PID Parmetros de Entrada.

Campos para a configurao:

Measure Varivel que ser utilizada como varivel de entrada.

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Conversion Habilita o PID a converter o valor mnimo e mximo de

entrada diferentes dos configurados em seu carto analgico.

Alarms Habilita a associao de alarmes (alto e baixo) a variveis doCLP.

Configurao do PID Parmetros do PID

Figura 2.7 - Configurao do PID Parmetros do PID.

Campos para a configurao do PID:

Setpoint Valor em que o controlador deve manter o processo (por

exemplo manter a temperatura em 50 Celsius).

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Parameters Parmetros do PID, isto , os ganhos do compensador

proporcional (Kp), integral(Ti) e derivativo(Td).

Sampling Period Perodo de amostragem (atualizao) do PID.

Configurao do PID Parmetros de Sada

Figura 2.8 - Configurao do PID Parmetros de Sada.

Campos para a configurao do PID:

Action Define o tipo de ao do PID, as opes so: direta, reversa ou

com endereo de bit.

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Limits Limita a sada do PID em um valor mnimo e mximo.

Output Analog Associa a sada do PID uma varivel ou sada analgica

(%IW ou %MW).

Output PWM Habilita a ao do PWM e associa a sada do PID uma

varivel ou sada discreta (%I ou %M).

2.2 SOFTWARE DE SUPERVISO E CONTROLE ELIPSE SCADA

O Software de Superviso e Controle (supervisrio) Elipse de

propriedade da Elipse Software Inc., que uma empresa brasileira estabelecidah mais de 10 anos no mercado, desenvolvendo solues em software para

automao e interfaces para os mais variados sistemas.

A funo do supervisrio visualizar e controlar o processo distncia, por

meio de uma interface homem-mquina (IHM) e um protocolo de comunicao,

esto presentes nas salas ou estaes de controle de plataformas petrolferas,

indstrias, subestaes, entre outras.

No Brasil o software da Elipse utilizado pelas principais indstrias, nos

mais diversos ramos de atividades. No mercado internacional a Elipse Software

conta com representantes em diversos pases, distribuindo e divulgando software

brasileiro, com qualidade, disponvel em quatro lnguas: ingls, espanhol e

alemo e portugus.

2.2.1 INFORMAES GERAIS

Disponvel em todas as plataformas da Microsoft Windows (atuais), o

software Elipse SCADA uma ferramenta para a criao e execuo de

aplicativos de superviso e controle de processos de qualquer tipo. Atravs da

coleta de informaes de qualquer equipamento externo, pode-se apresentar

dados em tempo real e de forma grfica ao operador, tratando estas informaes

de vrias maneiras, como armazenamento histrico, gerao de relatrios,

conexo remota, dentre outras possibilidades.

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O software Elipse pode ser utilizado em vrios tipos de aplicaes, desde o

cho de fbrica, passando por sistemas de segurana, at automao predial, por

tratar-se de uma ferramenta para criao de interfaces grficas que permite a

comunicao com qualquer equipamento de mercado, sendo uma das melhores

escolhas para qualquer projeto de superviso e controle, se destacando nas

reas de sistemas eltricos (CEEE, CESP e Elektro), automao predial (Banco

Ita de So Paulo), qumica e petroqumica (Dupont, Gessy Lever, Petrobras,

Alcoa, entre outras), alimentos (Avipal, Sadia, Perdigo, Nestl, Batavo, entre

outras) e indstrias automobilsticas (Ford, Fiat, Volkswagen, GM, Mercedes e

Recapagem Michelin) [10].

O Elipse Scada est disponvel em quatro verses. Estas verses se

diferenciam na sua funcionalidade, cada uma acrescentando recursos em relao

a verso anterior. A seguir podemos observar as caractersticas de cada verso:

Verso View: indicada para aplicaes simples, como por exemplo, uma

interface com o operador para monitorao de acionamentos. As informaes

recebidas pelo View esto disponveis tambm para outras aplicaes que

possam trabalhar com DDE (Dynamic Data Exchange). Essa a verso que foi

utilizada para desenvolver o projeto.

Neste mdulo esto disponveis: Funes de monitoramento e controle;

Comunicao com CLPs via drivers DLL, inclusive em blocos; Objetos de tela

para a produo de interfaces, como por exemplo, botes, medidores (gauges),

caixas de texto, grficos de barra e tendncias, imagens, animaes, alarmes e

outros; importao de imagens de editores grficos, como por exemplo, CorelDraw! e Microsoft Paint;Alarmes; controle de acesso atravs de lista de usurios

(autenticaes); servidor DDE; programao e automao de processos atravs

da sua exclusiva linguagem de programao baseada em scripts, o Elipse Basic

(que falaremos mais tarde); servidor de aplicaes remotas.

Verso MMI (Man Machine Interface): Esta verso indicada para

aplicaes de mdio porte, onde necessrio armazenamento de dados,

tratamento de informaes e criao de relatrios complexos. Nesta verso esto

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disponveis alm das caractersticas da verso View, as seguintes: Histricos,

receitas e relatrios; Suporte a CEP (Controle Estatstico de Processos); Novos

objetos de tela: Browsere Alarmes tipo Histrico; Resumo de alarmes em disco.

Verso Professional (PRO): indicada para aplicaes de qualquer porte,

que envolvam comunicao de rede, seja local ou remota ou ainda que

necessitem de troca de informaes entre bancos de dados. A verso

Professional possui, alm de todas as caractersticas da verso MMI, as

seguintes funes: suporte a ODBC (Open Database Connectivity); suporte a

DAO (Data Access Objects); suporte a DDE (Dynamic Data Exchange) e NetDDE,

com servidor e cliente; age como servidor e tambm cliente de aplicaesremotas.

Verso Power: Especialmente desenvolvida para a superviso de

subestaes e sistemas eltricos. Permite conexo em IED (Intelligent Electronic

Devices) e RTU (Remote Terminal Units) atravs de qualquer protocolo de

comunicao, inclusive IEC870-5/DNP3.0. Utiliza base de tempo real local,

permitindo sequenciamento de eventos (SOE) com preciso de 1 ms e

oscilografia, transparncia e visualizao de formas de onda, tanto em estaes

locais com sistemas telesupervisionados.

2.2.2 MODOS DE OPERAO

O Elipse Scada possui trs mdulos para sua operao: Configurador,

Runtime e Master. O mdulo ativo definido a partir de um dispositivo de

proteo (hardkey) que acoplado ao computador. Enquanto que os mdulos

Configurador e Master foram especialmente desenvolvidos para a criao e o

desenvolvimento de aplicativos, o mdulo Runtime permite apenas a execuo

destes. Neste mdulo no possvel qualquer alterao no aplicativo por parte do

usurio.

Na ausncia do hardkey, o software pode ainda ser executado em modo

Demonstrao (DEMO). Como no necessita do hardkey, o modo Demo pode ser

utilizado para a avaliao do software. Ele possui todos os recursos existentes nomdulo Configurador, com exceo de que trabalha com um mximo de vinte tags

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(variveis de processo) e permite a comunicao com equipamentos de aquisio

de dados por at duas horas. Neste modo, o software pode ser livremente

reproduzido e distribudo.

Os mdulos Runtimee Masteresto tambm disponveis em verses Lite

que possuem as mesmas caractersticas, porm so limitadas em nmero de

tags: Lite 75com setenta e cinco tagse Lite300 com trezentos tags.

2.2.3 CONFIGURAO

O Elipse SCADA apresenta uma maneira muito simples e fcil para a

criao, organizao e documentao dos aplicativos chamada Organizer(rvore

do Aplicativo).

Atravs do Organizer o usurio tem acesso a todos os elementos do

sistema navegando em uma rvore hierrquica que fornece uma viso geral do

aplicativo, organizando naturalmente o trabalho de configurao e

documentao do mesmo. Essa rvore hierrquica est ilustrada na figura 2.9.

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Figura 2.9 Organizer (Organizador).

2.2.4 CONFIGURAO ON-LINE

O usurio pode modificar qualquer parmetro interno ou externo da

aplicao em tempo de execuo, pois todos os atributos de objetos so abertos

ao usurio, desde um limite de alarme ou nome de arquivos at a cor e posio

de um objeto na tela. Existe tambm a possibilidade de edio do aplicativoatravs da ferramenta de configurao on-line, onde se pode modificar o

aplicativo sem a necessidade de interromper a execuo do mesmo.

2.2.5 SUPERVISO E CONTROLE DE ESTAES A DISTNCIA

O Elipse Scada fornece solues para conexo com outras aplicaes via

qualquer meio fsico, seja uma INTRANET (via protocolos TCP/IP ou IPX/SPX),

INTERNET, via linha discada baseando-se no conceito de Aplicaes Remotas,

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onde os dados de uma aplicao qualquer (servidor) so acessados por um

cliente, que poder realizar a leitura e escrita de qualquer parmetro.

2.2.6 DRIVERSDE COMUNICAO E OPC

A Elipse conta hoje com mais de duzentos driverspara comunicao com

os equipamentos mais utilizados no mercado. No Elipse Scada no h limitaes

lgicas de nmeros de equipamentos ou driversde comunicao, sendo que uma

mesma aplicao pode conter vrios tipos de conexes, atravs de portas seriais,

Ethernet, modem ou outras redes especficas. O Elipse atua, ainda, com cliente

OPC de qualquer servidor OPC padro. A configurao simples, podendo-se

acessar diretamente toda base de dados do servidor.

2.2.7 CONEXO

Existem vrias maneiras de se trocar informaes com qualquer

equipamento de aquisio de dados, tais como CLPs (Controladores Lgicos

Programveis), DACs (Cartes de Aquisio de Dados), RTUs (Unidades

Remotas), controladores e outros tipos de equipamentos.

Conexo Remota com CLP:

Alm disso, os drivers desenvolvidos pela Elipse Software tambm

oferecem a possibilidade de comunicao via linha discada ou rdio-modem com

qualquer CLP de mercado que possua interface serial RS232/RS485, com

tratamento automtico da conexo, o que o torna verstil em aplicaes de

telemetria e acesso remoto. Caso o equipamento remoto (CLP) possuacapacidade de discagem, os driverstambm esto prontos para receber ligaes,

a fim de serem informados sobre eventos especficos, como por exemplo uma

ocorrncia de alarme.

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Figura 2.10 - Conexo com CLP.

2.2.8 INTERFACE GRFICA

A criao da interface com o usurio feita de maneira simples e rpida.

Esto disponveis recursos como animaes, displays, grficos de tendncia devrios tipos (linhas, rea, barras, XY), botes, etc, que so ligados diretamente

com as variveis de campo (Tags). Tambm podem ser utilizados desenhos de

qualquer editor grfico. Alm disso, o Elipse SCADA conta com uma biblioteca

grfica de desenhos mais utilizados, de modo a facilitar a criao de sinpticos.

O usurio ainda pode escolher entre utilizar o mouse, teclado ou

touchscreenpara acessar as telas de superviso. A figura a seguir ilustra a Tela

de desenvolvimento do Elipse com suas funes bsicas descritas.

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Figura 2.11 Tela de desenvolvimento do Elipse.

2.2.9 LGICAS (SCRIPTS)

A fim de promover maior flexibilidade e possibilitar a realizao de tarefas

mais complexas, o usurio pode lanar mo de uma linguagem de programao

interativa, que utiliza a maioria dos recursos de linguagens de alto nvel como o

Visual Basic ou Visual C++. A linguagem utilizada, chamada Elipse Basic, permite

definir lgicas ou criar sequncias de atitudes atravs de funes especficas.

Os Scripts so orientados a eventos, sendo que sero executadosmediante a especificao de um acontecimento, como o pressionar de uma tecla,

a mudana de uma varivel ou ainda a cada intervalo regular de tempo, dentre

outros eventos. Para auxiliar a construo dos scritps, o App Browser permite

navegar pela aplicao, copiando automaticamente qualquer funo, atributo ou

propriedade que se deseja sem a necessidade de digitao.

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Figura 2.12 Janela de Scripts.

2.2.10 ALARMES

A Estrutura de alarmes do Elipse SCADA permite ao usurio definir at 999

nveis de prioridade e quatro intervalos de atuao para cada alarme, alm de

possibilitar a associao de diferentes tarefas a cada um deles. O usurio pode

tambm, em execuo, alterar limites, habilitar/desabilitar e/ou modificar asmensagens dos alarmes. O objeto de visualizao de alarmes permite a

monitorao em tempo real dos mesmos, podendo mostrar tanto os alarmes

ativos quanto os j reconhecidos. H tambm a possibilidade da separao de

alarmes por grupos, com a gravao dos dados em arquivos separados.

2.2.11 FERRAMENTAS DE DEPURAO

Para facilitar o processo de depurao, durante a criao de aplicativos,

existem as ferramentas de informaes sobre o sistema, como o WatchWindowe

ScriptWindow, que informam sobre o estado de qualquer componente do sistema

e da execuo de cada uma das tarefas ou processos.

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2.2.12 BANCO DE DADOS

A integrao com qualquer base de dados muito simples atravs de

recursos ODBC (Open Data Base Connectivity) e DAO (Data Acess Objects).Wizards auxiliam no processo de conexo de uma base de dados qualquer,

dentre elas SQL Server, Access, Oraclee DBase. Ainda possvel a integrao

com sistemas corporativos (ERP) como o SAP.

2.2.13 RELATRIOS

Pode-se criar qualquer tipo de relatrio seja em modo grfico, texto ou

formatado pelo usurio. Para a impresso, podem ser realizados filtros por tempo

(todos os dados, data inicial e final ou ltimos x perodos) ou por intervalos de

dados. Os relatrios podem ser impressos automaticamente utilizando dados

histricos e/ou de tempo real. Contam tambm com um exclusivo sistema de

impressoras, permitindo a impresso dos dados em dispositivos diferentes.

2.2.14 CONFIGURAO EXIGIDA

Configurao Mnima:

Pentium 100 Mhz;

30 Mb de espao em disco;

16 MB RAM, Monitor VGA;

Windows 95;

1 porta paralela emouse(para configurao).

Configurao Recomendada:

Pentium 233 Mhz ou superior;

30 Mb de espao em disco;

64 MB RAM;

Monitor SVGA;

Windows NT;

1 porta paralela e mouse(para configurao).

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2.3 PROTOCOLO DE COMUNICAO MODBUS

Modbus um protocolo de comunicao de dados utilizado em sistemas de

automao industrial. Criado em 1979 pela Modicon Industrial AutomationSystems, um dos mais antigos protocolos utilizados em redes de Controladores

lgicos programveis (CLP).

Normalmente utilizado sobre conexes seriais padro RS-232, RS-485 e

em aplicaes de redes industriais como por exemplo, TCP/IP sobre Ethernet. O

Modbus um protocolo aberto, por esta razo uma das solues de rede mais

baratas a serem utilizadas em automao industrial.

Abaixo temos um exemplo de uma arquitetura de rede modbus:

Figura 2.13 - Arquitetura de rede Modbus. [1]

2.3.1 COMUNICAO ENTRE DISPOSITIVOS MODBUS

O Protocolo Modbus baseado em um modelo de comunicao Mestre-

Escravo (Master-Slave). A figura 2.14 ilustra o ciclo de pergunta-resposta entre

dispositivo Mestre-Escravo.

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Figura 2.14 - Ciclo Pergunta-Resposta entre dispositivo Mestre-Escravo.

O Mestre pode dirigir-se aos Escravos individualmente (Unicast Mode),

neste modo os Escravos respondem s perguntas que so dirigidas a eles

individualmente ou iniciar uma mensagem de transmisso a todos os Escravos

(Broadcast Mode), neste modo enquanto um dispositivo escravo responde ao

mestre, os outros aguardam a sua vez.

PLC

4 20 mAProtocolo Modbus

Elipse (Mestre)

Instrumentos no campo

Figura 2.15 - Rede industrial utilizando o protocolo Modbus.

2.3.2 MODOS DE TRANSMISSO SERIAL EM REDES MODBUS

O modo de transmisso define o formato dos bits em uma mensagem

transmitida atravs da rede, como a informao contida nesta mensagem ser

empacotada para ser transmitida e como ela ser decodificada.

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Redes padro Modbus fornecem dois modos de transmisso: Modo ASCII

(American Standard Code for Information Interchange) e Modo RTU (Remote

Terminal Unit)

No modo ASCII o formato para cada byte (10 bits) o seguinte:

Figura 2.16 - Seqncia dos bits usando paridade no modo ASCII. [2]

No modo RTU a transmisso de dados melhor do que a ASCII devido a

compresso dos dados. O formato para cada byte (11 bits) o seguinte:

Figura 2.17 - Seqncia dos bits usando paridade no modo RTU. [2]

Em qualquer um dos modos de transmisso (ASCII ou RTU), uma

mensagem Modbus situada pelo dispositivo que transmite, em um frame

(enquadramento) que tem um comeo e um final conhecidos.

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Figura 2.18 - Modelo padro de um frame Modbus. [2]

2.3.3 ENDEREAMENTO MODBUS

O campo de endereo de uma mensagem contm dois caracteres (ASCII)

ou oito bits (RTU). Os endereos de Escravo vlidos esto na escala de 0 247

decimal (F7HEX).

Figura 2.19 Mensagem Modbus. [2]

Um dispositivo Mestre enderea um Escravo situando o endereo do

Escravo no campo endereo da mensagem. Quando o Escravo envia sua

resposta, situa seu prprio endereo neste campo, para que o Mestre possa

reconhecer qual Escravo est respondendo.

O endereo 0 (zero) utilizado para o endereo de difuso (endereo de

broadcasting), o qual todos os dispositivos Escravos reconhecem o pedido do

Mestre.

2.3.4 CDIGO DE FUNO MODBUS

Quando uma mensagem enviada de um Mestre para um dispositivo

Escravo, o campo do cdigo de funo indica ao Escravo que tipo de ao ele

tem que executar.

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Os cdigos vlidos esto em uma escala de 1 255 decimal. A tabela 2.10

abordados os cdigos mais comumente utilizados.

Cdigo de Funo Nome Faixa de Endereos

01 Read Coil Status 00001 -09999

02 Read Input Status 10001 -19999

03 Read Holding Registers 40001 -49999

04 Read Input Registers 30001 -39999

05 Force Single Coil 00001 - 9999

06 Preset Single Register 40001 -49999

15 Force Multiple Coils 00001 -09999

16 Preset Multiple Registers 40001 -49999

Tabela 2.10 Funes mais utilizadas no protocolo Modbus

2.3.4.1 LEIA STATUS DE SADA DISCRETA (READ COIL STATUS CDIGO

DE FUNO 01)

Esta funo permite ao equipamento mestre, no nosso caso o supervisrio

Elipse Scada, obter o estado On/Offda sada discreta (coil ou bobina) endereo

0xxxx a partir do escravo endereado (CLP Twido). O modo broadcast no

suportado com esta funo. As bobinas so endereadas a partir de zero dentro

de um controlador lgico programvel, ento a bobina 1 armazenada no CLP

com o endereo 0000 e seu endereo modbus o 00001 (bobina 1 = 00001,bobina 2 = 00002, bobina 3 = 00003, ...at o endereo 09999)

2.3.4.2 LEIA STATUS DE ENTRADA DISCRETA (READ INPUT STATUS -

CDIGO DE FUNO 02)

Esta funo permite ao equipamento mestre obter o estado On/Off das

entradas discretas endereo 1xxxx do dispositivo escravo endereado. O modo

broadcast no suportado com esta funo.

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As entradas discretas so endereadas a partir de zero dentro de um

controlador lgico programvel, ento a entrada 1 armazenada no CLP com o

endereo 0000 e seu endereo modbus o 10001 (entrada 1 = 10001, entrada

2 = 10002, entrada 3 = 10003, ...at o endereo 19999)

2.3.4.3 LEIA STATUS DE SADA ANALGICA (READ HOLDING REGISTERS

CDIGO DE FUNO 03)

Leitura das sadas analgicas (cdigo 03) permite que o equipamento

mestre obtenha o contedo (palavra com 16 bits) das sadas analgicas 4xxxx no

escravo endereado. Os registros podem armazenar os valores numricos de

timers e contadores associados que podem ser encaminhados para os

dispositivos externos. O modo broadcast no permitido.

As sadas analgicas so endereadas a partir de zero dentro de um

controlador lgico programvel, ento a sada 1 armazenada no CLP com o

endereo 0000 e seu endereo modbus o 40001 (sada 1 = 40001, sada 2 =

40002, sada 3 = 40003, ...at o endereo 49999)

2.3.4.4 LEIA STATUS DE ENTRADA ANALGICA (READ INPUT REGISTERS

CDIGO DE FUNO 04)

Leitura das entradas analgicas (cdigo 04) permite que o equipamento

mestre obtenha o contedo (palavra com 16 bits) das entradas analgicas 3xxxx

no escravo endereado. Estes registros recebem valores de dispositivos de E/S e

somente podero ser referenciadas, no podendo ser alteradas de dentro do

controlador. O modo Broadcast no permitido. As entradas analgicas so

endereadas a partir de zero dentro de um controlador lgico programvel, ento

a entrada 1 armazenada no CLP com o endereo 0000 e seu endereo

modbus o 30001 (entrada 1 = 30001, entrada 2 = 30002, entrada 3 =

30003, ...at o endereo 39999)

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2.3.4.5 FORAR O STATUS DE UMA BOBINA (FORCE SINGLE COIL

CDIGO DE FUNO 05)

A Funo 05 utilizada pelo mestre para escrever um valor (0 ou 1) emuma varivel discreta no escravo endereado. Esta mensagem fora uma nica

bobina quer seja ON ou OFF. Qualquer bobina (sada discreta) dentro do

controlador pode ser forada para um destes estados (ON/OFF). No entanto, uma

vez que o controlador esteja executando o ciclo de varredura, a menos que a

bobina esteja desabilitada, o controlador poder tambm alterar o estado da

bobina. O modo Broadcast permitido. As bobinas so endereadas partir de

zero como explicado anteriormente, assim ao escrevermos o valor lgico 1 nabobina 6 esse valor ser armazenado no endereo 0005 do CLP e representar

o endereo 00006 em modbus.

O uso do endereo de escravo 00 (Modo broadcast) fora todos os

escravos anexos a modificar a bobina desejada.

NOTA: As funes 5, 6, 15, 16 so as nicas que sero reconhecidas como

vlidas para o modo broadcast.

2.3.4.6 CONFIGURANDO UM NICO REGISTRO (PRESET SINGLE

REGISTER CDIGO DE FUNO 06)

A Funo 06 permite que o usurio modifique o contedo da varivel

analgica (holding_register), ou seja, escreve um valor no registro. Qualquer

varivel analgica (sada analgica) no controlador pode ter seu contedo

alterado por esta mensagem. No entanto, uma vez que o controlador esteja

escaneando ativamente, ele tambm pode alterar o contedo de qualquer

holding_register. O modo Broadcast permitido. Os registros so endereados

partir de zero como explicado anteriormente, assim ao escrevermos o valor lgico

0A3F(hexadecimal) no registro 127 esse valor ser armazenado no endereo

0126 do CLP e representar o endereo 40127 em modbus.

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2.3.4.7 FORAR O STATUS DE MLTIPLAS BOBINAS (FORCE MULTIPLE

COILS CDIGO DE FUNO 15)

O Cdigo de Funo 15 escreve um valor (0 ou 1) em um determinadonmero de bobinas dentro de um dado intervalo de endereos. Qualquer bobina

(sada discreta) dentro do controlador pode ser forada para um destes estados

(ON/OFF). No entanto, uma vez que o controlador esteja executando o ciclo de

varredura, a menos que a bobina esteja desabilitada, o controlador poder

tambm alterar o estado da bobina. O uso do endereo de escravo 00 (Modo

broadcast) fora todos os escravos anexos a modificar as bobinas desejadas.

2.3.5.8 CONFIGURANDO MLTIPLOS REGISTROS (PRESET MULTIPLE

REGISTERS CDIGO DE FUNO 16)

O Cdigo de Funo 16 escreve um valor (palavra com 16 bits) em um

determinado nmero de registros dentro de um dado intervalo de endereos.

Sadas analgicas ou registros (holding_register) existentes dentro do controlador,

podem ter o seu contedo alterado por esta funo. No entanto, uma vez que o

controlador esteja executando o ciclo de varredura, ele tambm poder alterar ocontedo do registro a qualquer hora. O uso do endereo de escravo 00 (Modo

broadcast) fora todos os escravos anexos a modificar os registros desejados.

2.3.5 VERIFICAO DE ERRO MODBUS

Uma rede Modbus oferece dois mtodos para verificao de erro em uma

mensagem: Verificao de paridade dos caracteres contidos no campo de dados

de um frame, onde a paridade pode ser par (even), mpar (odd), ou sem paridade

(no parity) e verificao do frameatravs do Cyclical Redundancy Check (CRC)

no modo RTU ou do Longitudinal Redundancy Check(LRC) no modo ASCII.

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2.3.5.1 VERIFICAO DE ERRO PELO MTODO DA PARIDADE (PARITY

CHEKING)

Os usurios podem configurar os controladores para Controle de ParidadePar (Even), mpar (Odd), ou Sem Controle de Paridade (No parity). Este

determinar como ser iniciado o bit de paridade em cada caractere.

Se o controle de paridade Par ou mpar for especificado, ser contabilizada

a quantidade de bits que tm valor 1 no campo de dados de cada caractere (sete

bits de dados para modo ASCII ou oito para RTU). O bit de paridade ser 0 ou 1

para que se obtenha finalmente um nmero par (paridade par) ou mpar (paridade

mpar), respectivamente, de bits com valor 1.

2.3.5.2 VERIFICAO DE ERRO PELO MTODO LRC (MODO ASCII)

No modo ASCII, as mensagens incluem um campo de comprovao de

erro que est baseado no mtodo Longitudinal Redundancy Check(LRC).

O campo LRC o ltimo campo antes do campo de terminao do frame

(CRLF).

Este campo contm dois caracteres ASCII que representam o resultado de

um clculo longitudinal de redundncia de todos os campos do frame, excluindo

apenas o campo de incio : e o campo de terminao CRLF do frame.

2.3.5.3 VERIFICAO DE ERRO PELO MTODO CRC (MODO RTU)

No modo RTU, as mensagens incluem um campo de comprovao de erro

que est baseado no mtodo Cyclical Redundancy Check(CRC).

Este campo de verificao de erros contm 16 bits (dois grupos de 8 bits),

o qual possui o resultado do clculo executado pelo CRC no contedo da

mensagem.

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3 BANCADA DE SIMULAO

3.1 COMPOSIO DA BANCADA

Os principais componentes utilizados na bancada so: quatro tanques de

acrlico, trs vlvulas solenides, cinco chaves de nvel do tipo bia (em

polipropileno), uma chave de nvel industrial tipo bia (em lato), um transmissor

de temperatura, um termopar tipo T, uma resistncia de aquecimento, quatro

vlvulas manuais de bloqueio, um controlador lgico programvel, um mdulo de

entrada / sada analgica para o CLP, uma chave contatora, uma bomba de gua,

dois gales de gua, sessenta metros de fio, software de Superviso e ControleElipse Scada verso 2.28 DEMO, software de programao do CLP TwidoSoft

verso 3.2, computador PC com processador Pentium 233, com 100 MHz, 2GB

de espao em disco, 32MB de memria RAM, monitor VGA, mouse e com

sistema operacional Windows 98, 32bits.

A lista completa com a relao de todo material utilizado na bancada, o

diagrama eltrico, constitudo de todas as ligaes eltricas, o fluxograma de

engenharia, constitudo do desenho do sistema encontram-se no final da

dissertao no Captulo Anexos (p. 78).

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3.2 DESCRIO DO FUNCIONAMENTO DA BANCADA

Como apresentado anteriormente, a bancada simular o tratamento da

gua utilizada em processos industriais.

A figura 3.1 apresenta o fluxograma de engenharia da bancada.

Figura 3.1 Fluxograma de Engenharia da Bancada.

A gua armazenada no recipiente nmero 1 simula a gua contaminada

resultante de um processo industrial qualquer. Esta gua ser bombeada at o

tanque nmero 1 (Tanque de gua Suja) onde sofrer o processo de decantao.

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Estando o tanque nmero 1 totalmente preenchido, a vlvula solenide

nmero 1 (XV-001) ser energizada, permitindo a passagem da gua para o

tanque nmero 2 (Tanque de Tratamento Termoqumico), onde sofrer o

tratamento termoqumico.

Com a passagem da gua pelo processo de tratamento trmico e qumico,

a vlvula solenide nmero 3 (XV-003) ser energizada, permitindo a passagem

da gua para o tanque nmero 4 (Tanque de Filtragem), onde ser filtrada e aps

isto despejada no recipiente nmero 2 que simula o meio ambiente.

O protocolo utilizado para comunicao entre o CLP e a IHM Elipse Scada

foi o Modbus RTU, com taxa de transferncia de 19200 bits/segundo, paridade

PAR (Even), com um bit de parada (1 Bit Stop) .

3.3 PROGRAMA TWIDOSOFT

O TwidoSoft um ambiente de desenvolvimento para criao,

configurao e manuteno de aplicao para o Controlador Lgico Twido. Este

dispositivo permite ao usurio entrar no controle do programa usando o TwidoSoftLadder ou o editor de Lista de Programa e comutar o CLP para o modo RUN.

Para o melhor entendimento do programa do CLP, veja na prxima pgina

a tabela com o mapa de memria do CLP.

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A seguir tabela com o mapa de memria do CLP.

TAG DESCRIO LOCALENDEREO

CLP

LSH-001 CHAVE DE NVEL ALTO (T-001) CAMPO %I0.0.0LAH-001 ALARME NVEL ALTO (T-001) SUPERVISRIO %M1LSH-002 CHAVE DE NVEL ALTO (T-002) CAMPO %I0.0.1LAH-002 ALARME NVEL ALTO (T-002) SUPERVISRIO %M2LSH-004 CHAVE DE NVEL ALTO (FL-001) CAMPO %I0.0.2LAH-004 ALARME NVEL ALTO (FL-001) SUPERVISRIO %M3LSL-001 CHAVE DE NVEL BAIXO (T-001) CAMPO %I0.0.3LAL-001 ALARME NVEL BAIXO (T-001) SUPERVISRIO %M4LSL-002 CHAVE DE NVEL BAIXO (T-002) CAMPO %I0.0.4LAL-002 ALARME NVEL BAIXO (T-002) SUPERVISRIO %M5LSL-003 CHAVE DE NVEL BAIXO (T-003) CAMPO %I0.0.5

LAL-003 ALARME NVEL BAIXO (T-003) SUPERVISRIO %M7XY-001 SOLENIDE XV-001 CAMPO %Q0.0.0

ZLHL-001 XV-001 COMANDADA PARA ABRIR SUPERVISRIO %M6XY-002 SOLENIDE XV-002 CAMPO %Q0.0.1

ZLHL-002 XV-002 COMANDADA PARA ABRIR SUPERVISRIO %M8XY-003 SOLENIDE XV-003 CAMPO %Q0.0.2

ZLHL-003 XV-003 COMANDADA PARA ABRIR SUPERVISRIO %M10TT-001 TRANSMISSOR DE TEMPERATURA CAMPO %IW0.1.0

TSH-001 CHAVE DE TEMPERATURA ALTA (T-002) CLP %M12YY-AQ-001 LIGAR/DESLIGAR AQUECEDOR CAMPO %Q0.0.3YY-M-B-001 LIGAR/DESLIGAR MOTOR DA BOMBA B-001 CAMPO %Q0.0.4

HSH-XV-001 CHAVE - ABRE XV-001 SUPERVISRIO %M14HSH-XV-002 CHAVE - ABRE XV-002 SUPERVISRIO %M15HSH-XV-003 CHAVE - ABRE XV-003 SUPERVISRIO %M16HSL-XV-001 CHAVE - FECHA XV-001 SUPERVISRIO %M17HSL-XV-002 CHAVE - FECHA XV-002 SUPERVISRIO %M18HSL-XV-003 CHAVE - FECHA XV-003 SUPERVISRIO %M19HSH-B-001 CHAVE - LIGA B-001 SUPERVISRIO %M20HSL-B-001 CHAVE - DESLIGA B-001 SUPERVISRIO %M21AUX-006 AUXILIAR FECHA XV-002 MEMRIA %M29

AUX-007AUXILIAR LIGA/DESLIGA CONTROLE

DE TEMPERATURAMEMRIA %M30

TI-001 TEMPERATURA TANQUE T-002 SUPERVISRIO %MW31

Tabela 3.1 - Mapa de memria do CLP.

A seguir apresentaremos a programao do CLP, no software TwidoSoft,

descrevendo detalhadamente todas as linhas do programa do nosso projeto.

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Linhas (RUNGS) 0, 1 e 2:

Figura 3.2 - RUNGS 0, 1 e 2 do programa do CLP.

No RUNG 0 do programa foi feita a lgica para ligar a bomba B-001, que

ir alimentar o tanque T-001. Segundo esta lgica a bomba ser ligada caso o

nvel do tanque T-001 esteja baixo (LSL-001).

No RUNG 1 o programa executa a lgica para o acionamento da vlvula

pelo supervisrio, ela s ser ligada caso o nvel do tanque T-001 no esteja alto

(LSH-001), impedindo que o operador transborde o tanque acidentalmente.

No RUNG 2 foi feito a lgica para desligar a bomba B-001. A bomba ser

desligada caso o nvel do tanque T-001 esteja alto.

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Figura 3.3 - RUNGS 3, 4 e 5 do programa do CLP.

No RUNG 3 o programa executa o desligamento da bomba pelo

supervisrio, no h condies que impeam o operador de fechar a vlvula.

No RUNG 4 foi desenvolvida a lgica para executar a abertura da vlvula

XV-001, que est entre o tanque T-001 e o tanque T-002, esta vlvula ser aberta

caso o tanque T-001 esteja com seu nvel alto (LSH-001) e o tanque T-002 esteja

com seu nvel baixo (LSL-002).

No RUNG 5 o programa executa a lgica para a abertura da vlvula XV-

001 pelo supervisrio, a vlvula s poder ser aberta quando o tanque T-002

estiver com seu nvel alto (LSH-002), para evitar transbordamento, e tambm

quando a vlvula XV-003 estiver fechada , evitando que se misture o lquido

tratado com o lquido no-tratado.

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Linhas (RUNGS) 6 e 7:

Figura 3.4 - RUNGS 6 e 7 do programa do CLP.

No RUNG 6 foi feita a lgica para o fechamento da vlvula XV-001, que

ser fechada caso o tanque de tratamento trmico e qumico (T-002) atinja seunvel alto (LSH-002) ou o T-001 atinja seu nvel baixo (LSL-001).

No RUNG 7 o programa executa o fechamento da vlvula XV-001 pelo


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Figura 3.5 - RUNGS 8 e 9 do programa do CLP.

No RUNG 8 o programa executa a lgica para abrir a vlvula XV-002,

dosando assim, a quantidade do produto qumico utilizado para fazer o tratamentodo lquido que est no tanque T-002. Essa vlvula dever ser aberta caso a XV-

001 esteja aberta e o nvel do tanque com produto qumico (T-003) no esteja

baixo (LSL-003) e o nvel do tanque de tratamento termo-qumico esteja baixo

(LSL-002).

No RUNG 9 foi feita a lgica para a abertura da vlvula XV-002 pelo

supervisrio, ela s ser aberta pelo operador caso o nvel do tanque T-003 noesteja baixo (LSL-003) e a vlvula XV-003 no esteja aberta e o nvel do tanque

T-002 no esteja alto (LSH-002), evitando assim que o mesmo transborde e que a

vlvula seja aberta quando o T-003 estiver vazio.

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Figura 3.6 RUNGS 10 e 11 do programa do CLP.

No RUNG 10 do programa foi feito um auxiliar para o fechamento da

vlvula XV-002, j que esta deve ficar aberta durante trinta segundos, a lgica

mostra que assim que XV-002 for aberta, um temporizador iniciado para que

quando o tempo atingir trinta segundos a memria auxiliar seja ativada.

No RUNG 11 foi feita a lgica efetiva para o fechamento da vlvula XV-002, ela ser fechada quando a memria auxiliar estiver ativada e a vlvula XV-

003, ou quando o nvel do tanque T-003 estiver baixo (LSL-003) ou quando o

nvel do tanque T-002 estiver alto (LSH-002).

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Figura 3.7 RUNGS 12, 13 e 14 do programa do CLP.

No RUNG 12 o programa executa o fechamento da vlvula XV-002 pelo


No RUNG 13 o programa executa uma comparao entre o valor de

temperatura do lquido que est no tanque T-002 que obtido atravs do

transmissor de temperatura TT-001 com um valor determinado que convertido na

escala Celsius de 29C, caso o valor de temperatura do tanque T-002 exceda ovalor de 29C, a memria interna TSH-001 ativada.

No RUNG 14 foi desenvolvida a lgica para o acionamento da resistncia

de aquecimento (AQ-001), ela ser acionada caso as vlvulas XV-003, XV-002 e

XV-001 estejam fechadas, quando o nvel do tanque T-002 estiver alto e quando a

memria interna TSH-001 no estiver ativada (temperatura do lquido do tanque

T-002 no estiver maior que 30C), todas essas condies precisam estarsatisfeitas para o acionamento da resistncia de aquecimento.

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Figura 3.8 RUNGS 15, 16 e 17 do programa do CLP.

No RUNG 15 o valor de temperatura que obtido atravs do transmissor

de temperatura TT-001 convertido e transmitido para a memria interna (em

palavra) TI-001, para ser lida pelo supervisrio.

No RUNG 16, quando a memria interna TSH-001, as vlvulas XV-001,

XV-002 e XV-003 estiverem fechadas e o nvel do tanque T-002 estiver alto (LSH-

002), acionada uma memria interna auxiliar AUX007 que tem como objetivo

ser uma das condies para o acionamento do controle de temperatura.

No RUNG 17 executado o controle de temperatura que ser feito por um

compensador Proporcional Integral Derivativo (PID), para acionar o controle de

temperatura preciso que a memria auxiliar AUX007 esteja ativada, o nvel do

tanque T-002 esteja alto e a vlvula XV-003 esteja fechada, todas essas

condies precisam estar satisfeitas para o acionamento do controle de

temperatura.

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A figura 3.9 ilustra o grfico de temperatura x tempo, quando o PID est

ativo.

Figura 3.9 Grfico Temperatura x Tempo PID ativo.

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Figura 3.10 RUNGS 18 e 19 do programa do CLP.

No RUNG 18 o programa executa a abertura pelo supervisrio da vlvula

XV-003, que s poder ser aberta caso o nvel do filtro FL-001 no esteja alto(LSH-004), e a vlvula XV-001 no esteja aberta, para evitar o transbordamento

do filtro e a contaminao do lquido tratado com pelo lquido no-tratado.

No RUNG 19 desenvolvida a lgica para desativar a memria auxiliar

AUX007 e abrir a vlvula XV-003, assim que o AUX007 for ativado um

temporizador acionado, e depois de cinco minutos decorridos e se a vlvula XV-

001 estiver fechada, a memria auxiliar AUX007 desativada e a vlvula XV-003 aberta. Com a memria auxiliar AUX007 desativada, o controle de temperatura

que est no RUNG 17 ser desligado.

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Linhas (RUNGS) 20, 21, 22 e 23:

Figura 3.11 RUNGS 20, 21, 22 e 23 do programa do CLP.

No RUNG 20 feita a lgica para o fechamento da vlvula XV-003, ela

ser fechado caso seja comandada pelo supervisrio ou quando o nvel do tanque

T-002 estiver baixo ou quando o nvel do filtro FL-001 estiver alto, para evitar que

a vlvula fique aberta sem ter lquido no tanque T-002 e tambm o

transbordamento do filtro FL-001.

Nos RUNGS 21, 22 e 23 foi feita a associao dos sinais das chaves de

nvel com as memrias internas, para serem visualizadas no supervisrio.

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Linhas (RUNGS) 24, 25, 26, 27 e 28:

Figura 3.12 RUNGS 24, 25, 26, 27 e 28 do programa do CLP.

Nos RUNGS 24, 25 e 26 foi feita a associao dos sinais das chaves de

nvel com as memrias internas, para serem visualizadas no supervisrio.

No RUNG 27 feito o comando de SHUTDOWN, esse comando ser feito

pelo operador no supervisrio, quando ocorrer algum imprevisto o operador deve

ativar esse comando, que atuar na memria de sistema %S9 que inibe todas as

sadas do CLP, conseqentemente todos os equipamentos (bomba, vlvulas e

resistncia de aquecimento) sero desativados.

No RUNG 28 a linha de fim de programa.

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3.4 APLICATIVO DE SUPERVISO E CONTROLE NO ELIPSE SCADA

Conforme mencionado anteriormente, o supervisrio deste projeto foi

desenvolvido, com o auxlio do software de superviso e controle Elipse Scada. O

Elipse Scada totalmente configurvel pelo usurio, permitindo a monitorao de

variveis de campo em tempo real, atravs de objetos que esto relacionados

com variveis fsicas de campo. possvel, tambm, fazer acionamentos e enviar

ou receber informaes para equipamentos de aquisio de dados, temos como

exemplo no projeto a aquisio de temperatura na bancada.

Os TAGS foram configurados com ajuda dos recursos do software ElipseScada e a seguir podemos visualizar na tabela 3.2 o endereamento dos TAGS

no protocolo de comunicao Modbus.

TAG DESCRIO N1 N2 N3 N4LAH-001 ALARME NVEL ALTO (T-1) 1 1 0 1LAH-002 ALARME NVEL ALTO (T-2) 1 1 0 2LAH-004 ALARME NVEL ALTO (FL-1) 1 1 0 3LAL-001 ALARME NVEL BAIXO (T-1) 1 1 0 4

LAL-002 ALARME NVEL BAIXO (T-2) 1 1 0 5LAL-003 ALARME NVEL BAIXO (T-3) 1 1 0 7ZLHL-001 XV-001 COMANDADA PARA ABRIR 1 1 0 6ZLHL-002 XV-002 COMANDADA PARA ABRIR 1 1 0 8ZLHL-003 XV-003 COMANDADA PARA ABRIR 1 1 0 10HSH-XV-001 CHAVE - ABRE XV-001 1 1 0 14HSH-XV-002 CHAVE - ABRE XV-002 1 1 0 15HSH-XV-003 CHAVE - ABRE XV-003 1 1 0 16HSL-XV-001 CHAVE - FECHA XV-001 1 1 0 17HSL-XV-002 CHAVE - FECHA XV-002 1 1 0 18

HSL-XV-003 CHAVE - FECHA XV-003 1 1 0 19HSH-B-001 CHAVE - LIGA B-001 1 1 0 20HSL-B-001 CHAVE - DESLIGA B-001 1 1 0 21TI-001 TEMPERATURA TANQUE T-002 1 4 0 31

Tabela 3.2 - Endereamento dos TAG's no Elipse Scada.

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3.4.1 DESCRITIVOS DE TELAS

Descrevem-se a seguir as telas que compem o sistema de superviso e

controle da bancada didtica. Para a confeco das trs telas do projeto, que sodo tipo Full Screen (determina que a tela ocupe toda a janela de aplicao),

usamos os recursos bsicos de escrita, insero de objetos Bitmap (figura) e

insero de botes do tipo Momentary (que funciona com boto de OK em uma

caixa de dilogo), do tipo Toggle(funciona com botes On/Off) e do tipo Jog

(retorna um valor quando pressionado e outro quando solto, funciona como um

boto de reset do computador) que o software de superviso e controle nos

disponibiliza.

TELA INICIAL

A mesma contempla o nome da instituio de ensino, o nome do curso dos

alunos que desenvolveram o aplicativo e projeto, o nome do projeto, e o boto

(link) que leva a segunda tela do nosso aplicativo, conforme ilustrado a seguir. A

figura 3.13 ilustra a tela inicial.

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Figura 3.13 Tela Inicial do Sistema de Superviso e Controle.

Ao pressionar o boto que se encontra no centro da tela o operador

levado a segunda tela do aplicativo, que ilustra o sistema principal da bancada

didtica, ou seja, a Tela Principal.

TELA PRINCIPAL

A Tela Principal a segunda tela e a mais importante do sistema de

superviso e controle da bancada didtica. A mesma contempla o desenho do

sistema da bancada, os botes com os nomes das vlvulas solenides, o boto

BOMBA, o boto de SHUTDOWN, o boto TT-001, o boto INICIAL, o boto

CRDITOS, alm de contemplar os indica

Documents

78628738 Controle de lklNivel Agua Icos