Centro Universitrio de Braslia UNICEUB Faculdade de Cincias Exatas e Tecnologia FAET

Curso de Engenharia da Computao Disciplina: Projeto Final Prof. Francisco Javier

SISTEMA DE CONTROLE E SUPERVISO DE BOMBAS DE RECALQUE DE GUA PARA EDIFCIO RESIDENCIAL

Aluna: Maria de Lourdes Prado Ferreira Teixeira RA 2043475/9

Professor Orientador: Jos Julim Bezerra Jnior

Braslia DF

Dezembro de 2007

MARIA DE LOURDES PRADO FERREIRA TEIXEIRA

SISTEMA DE CONTROLE E SUPERVISO DE BOMBAS

DE RECALQUE DE GUA PARA EDIFCIO RESIDENCIAL

Monografia apresentada banca examinadora para concluso do curso e obteno do ttulo e bacharel em Engenharia da Computao do Centro Universitrio de Braslia UniCeub.

Braslia DF

Dezembro de 2007

AGRADECIMENTOS

Agradeo a meu professor orientador, Jos Julim Bezerra Jnior, pelo ensinamento a mim transmitido. A meu marido, Ccero Marcos Teixeira que sempre foi complacente com a minha dedicao na caminhada acadmica e finalmente, a meu filho, Gustavo Prado Teixeira que sempre me apoiu e compreendeu a minha ausncia neste perodo. O meu muito obrigado a todos.

II

RESUMO

O projeto desenvolvido visa supervisionar e controlar bombas de gua de recalque de edifcios residenciais. Um prottipo visando simular as instalaes dos sinais de campo foi construdo. O acionamento das bombas, os contatos de nveis e a chave seletora de comando Local/Remoto so exemplos de sinais de campo. Estes foram aquisitados por um Controlador Lgico Programvel (CLP) e convertidos em sinais digitais e enviados via rede serial ao Sistema Supervisrio Elipse - SCADA, instalado numa Unidade de Processamento e Controle (CPU) com o respectivo monitor e teclado. Esta Estao de Operao (EO) (computador) a responsvel por todo comando e superviso dos sinais habilitados.

A pesquisa e a implementao do modelo fsico fazem parte do trabalho proposto. Palavras-Chave: Automao, Controlador Lgico Programvel (CLP), Software Elipse-SCADA, Controladores de Nveis, Rede Serial, Motores, Bombas, Chave Seletora Local/Remoto, Arquitetura do Sistema, Reservatrio, Estao de Operao (EO) e Quadro de Comando Local (QCL).

III

ABSTRACT

The project aims to monitor and control developed pumps water from recalque of residential buildings. A prototype aimed simulate the installations of the signs of field was built. The trigger the bombs, the contacts of levels of command and the key picker Local / Remote signs are examples of the field. These were aquisitados by a Programmable Logic Controller (PLC) and converted into digital signals and sent via the network to the serial System Supervisrio Elipse - SCADA, installed a Processing and Control Unit (CPU) with the monitor and keyboard. This Station Operation (EO) (computer) is responsible for all command and control of the signals enabled. The research and implementation of the physical model are part of the proposed work. Keywords: Automation, Programmable Logic Controller (PLC), Software Elipse - SCADA, controllers of levels, Serial Network, motors, pumps, Key Seletora Local / Remote, System Architecture, Reservoir, Station Operating (EO) and Establishment Local Command (QCL).

IV

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS .........................................................................................................VII

LISTA DE SMBOLOS E ABREVIATURAS ......................................................................IX

LISTA DE TABELAS .........................................................................................................XI

CAPTULO 1 INTRODUO ......................................................................................... 12

1.1 - MOTIVAO......................................................................................................... 12

1.2 - OBJETIVOS DO PROJETO.................................................................................. 12

1.3 - ESCOPO DO PROJETO....................................................................................... 15

CAPTULO 2 DESCRIO GERAL DO SISTEMA ....................................................... 16

2.1- NVEL 0 EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTOS DE CAMPO............................ 16

2.1.1 - Reservatrio inferior.......................................................................................16

2.1.2 - Reservatrio superior.....................................................................................16

2.1.3 - Sensores de nveis (bias)............................................................................16

2.1.4 - Motor Eltrico.................................................................................................17

2.1.5 - Bombas Hidrulicas.......................................................................................18

2.1.6 - Quadro de Comando Local (QCL).................................................................19

2.2- NVEL 1 - EQUIPAMENTOS DE AQUISIO E PROCESSAMENTO DE DADOS

NA SALA DE CONTROLE OU PORTARIA DO PRDIO.............................................. 22

2.2.1- Hardware - Controlador Lgico Programvel (CLP)......................................22

2.2.2 - Software Mastertool......................................................................................22

V

VI

2.2.3 - Redes / Interligao.......................................................................................26

2.3- NVEL 2 - PLATAFORMA DE SUPERVISO E CONTROLE NA SALA DE

CONTROLE OU PORTARIA DO PRDIO.................................................................... 28

2.3.1 - Descrio do programa supervisrio Elipse-SCADA....................................29

CAPTULO 3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO - IMPLEMEN-TAO E

SIMULAO..................................................................................................................... 50

3.1 - IMPLEMENTAO DO NVEL 0 NO PROTOBOARD.......................................... 50

3.2 - IMPLEMENTAO DO NVEL 1 .......................................................................... 53

3.3 - IMPLEMENTAO DO NVEL 2 .......................................................................... 59

4 CONCLUSES ........................................................................................................... 64

REFERNCIAS BIBLIOGRAFIAS.................................................................................... 66

APNDICE I ...................................................................................................................... 67

APNDICE II ..................................................................................................................... 69

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Arquitetura Geral do Sistema.............................................................................. 14

Figura 2 Sensores de Nvel................................................................................................ 17

Figura 3 Motor Eltrico Trifsico. ...................................................................................... 18

Figura 4 - Bomba Meganorm DN25-DN150 Para Abastecimento de gua, .............. 19

Figura 5 - Bomba Megaline - Para Tratamento de gua, Transporte de condensados

(produto) e Transporte de guas pluviais. .................................................................. 19

Figura 6 - Quadro de Comando Local QCL (Tipo Auto Sustentvel).......................... 21

Figura 7 - Linguagens de Programao.............................................................................. 23

Figura 8 - Painel frontal do CLP PICCOLO - PL104/R da Altus...................................... 27

Figura 9 - Diagrama em Blocos do CLP PICCOLO - PL104/ R da Altus....................... 28

Figura 10 - Controlador Lgico Programvel CLP PICCOLO - PL104/R da Altus. .. 28

Figura 11 - Tela de abertura.................................................................................................. 30

Figura 12 - Tela de Dosagem ............................................................................................... 31

Figura 13 - Tela de Utilizao dos Alarmes Histricos ..................................................... 32

Figura 14 - Tela de Tendncia .............................................................................................. 32

Figura 15 - Receitas ............................................................................................................... 33

Figura 16 - Tela de Batelada................................................................................................. 34

Figura 17 - Tela de Impresso. ............................................................................................. 34

Figura 18 - Tela de inicializao do SCADA. ..................................................................... 35

Figura 19 - Tela do Organizer com as propriedades da aplicao. ................................ 38

Figura 20 - Ferramenta AppBrowser. .................................................................................. 40

VII

Figura 21 - Referncia Cruzada. .......................................................................................... 40

Figura 22 - Criando um novo tag. ......................................................................................... 42

Figura 23 - Propriedades do Tag Demo. ............................................................................. 43

Figura 24 - Opes de configurao de alarmes para tag's. ........................................... 45

Figura 25 - Guia Geral no Organizer. .................................................................................. 47

Figura 26 - Diagrama de Fora e Controle Bombas 1 e 2. .............................................. 50

Figura 27 - Sinais enviados para o Controlador Lgico Programvel (CLP) e Chaves

do Protoboard. ................................................................................................................. 52

Figura 28 - Foto do Protoboard. ........................................................................................... 53

Figura 29 - Tela de Seleo do tipo de CLP. ..................................................................... 54

Figura 30 - Tags de Entradas e sadas .............................................................................. 55

Figura 31 - Tags Auxiliares ................................................................................................... 56

Figura 32 - Tags de Memrias. ............................................................................................ 56

Figura 33 Diagrama Ladder ............................................................................................... 58

Figura 34 Tela da Ferramenta Organizer. ....................................................................... 59

Figura 35 Tela para Criao de Tags.............................................................................. 60

Figura 36 - Tela para Criao de Telas............................................................................... 61

Figura 37 - Tela Gerada pelo Software Elipse-SCADA.. .................................................. 62

Figura 38 - Foto do protoboard e CLP, na bancada de testes. ....................................... 67

Figura 39 - Foto do Controlador Lgico Programvel, na bancada de testes. ............. 68

Figura 40 - Foto do software Elipse-SCADA instalado no computador. ........................ 68

VIII

LISTA DE SMBOLOS E ABREVIATURAS

SCADA - Sistema de Superviso, Controle e Aquisio de Dados EO - Estao de Operao CLP - Controlador Lgico Programvel B1 - Bomba 1 B2 - Bomba 2 M1 - Motor 1 M2 - Motor 2 IN - Corrente nominal IP - Corrente de partida ED/SD - Entradas e sadas digitais IHM - Interface homen mquina BT-L1 - Botoeira Liga - Bomba 1 BT-D1 - Botoeira Desliga - Bomba 1 BT-L2 - Botoeira Liga - Bomba 2 BT-D2 - Botoeira Desliga - Bomba 2 43L/R - Chave Seletora de Comando Local/Remoto RS232 - Protocolo de Comunicao (Portas seriais de PC's) RS485 - Protocolo de Comunicao (Conversor) CPU - Unidade Central de Processamento 52-1 - Disjuntor Geral de Alimentao 52-2 - Disjuntor de Alimentao da Bomba 1

IX

52-3 - Disjuntor de Alimentao da Bomba 2 6-1 - Contator da Bomba 1 6-2 - Contator da Bomba 2 49-1 - Rel Trmico da Bomba 1 49-2 - Rel Trmico da Bomba 2 FF - Rel de Falta de Fase LSL - Nvel baixo de gua LSH - Nvel alto de gua FU - Fusvel BD - Banco de dados

X

XI

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Comandos Bsicos da Linguagem Ladder...................................................... 25

Tabela 2 - Extenses disponveis. ....................................................................................... 36

Tabela 3 - Ferramentas do Oganizer................................................................................... 39

Tabela 4 - Propriedades do Tag Demo. .............................................................................. 44

Tabela 5 - Propriedades de configurao de alarmes para tag's. .................................. 45

Tabela 6 - Propriedades Gerais da Tela. ............................................................................ 48

.

CAPTULO 1 INTRODUO

1.1 - MOTIVAO

Constatou-se que em prdios residenciais a alimentao de gua potvel normalmente utiliza 02 (duas) bombas para recalque (principal e reserva), conforme Figura 1. Estas bombas so utilizadas com finalidade de retirar gua do reservatrio inferior e lev-la ao reservatrio superior, localizado na parte mais alta do condomnio. Considerando que o reservatrio inferior est sempre cheio, a bomba 1 (principal) acionada pela bia do reservatrio superior. A bomba 2 (reserva) fica sem funcionamento at que a bomba 1 apresente defeito. Quando esta apresenta defeito, a bomba 2 passa a operar atravs de uma chave seletora de comando, instalada no quadro de comando local (QCL). Pelo fato da bomba 2 ter permanecido muito tempo sem funcionar provvel que, quando por defeito na bomba 1, a bomba 2 tambm apresente defeito por falta de utilizao [4].

1.2 - OBJETIVOS DO PROJETO

Diante do problema exposto no pargrafo anterior, este trabalho tem o objetivo de projetar e implementar um sistema automatizado em que a bomba 1 e a bomba 2 funcionem dentro de critrios pr-estabelecidos no software de controle. Os critrios de funcionamento das bombas so definidos pelo usurio do software, e visa tentar garantir um tempo de funcionamento igual para as duas bombas.

O software utilizado neste projeto tambm tem a funo de monitorar o

funcionamento do sistema, como o horrio de partida e o tempo de funcionamento das bombas. Com este monitoramento consegue-se:

prever o consumo de gua (mensal, semanal, dirio); programar o melhor horrio de parada das bombas para uma manuteno

preventiva;

avaliar o ajuste dos sensores de nveis (bias) nos reservatrios.

1.3 MTODO DE PESQUISA

O software utilizado o Sistema Supervisrio Elipse SCADA. Este software

proprietrio do fabricante Altus e comercializado no mercado. Este software bastante poderoso, destina-se a supervisionar, comandar e

operar digitalmente uma usina eltrica e ou outros sistemas de grande porte. Mas

12

neste projeto em questo, o software ir controlar e monitorar bombas de recalque de gua para edifcios residenciais.

Observa-se na Figura 1, que o Controlador Lgico Programvel (CLP) tem como

funo aquisitar os dados dos sinais de campo, tais como acionamento das bombas, contatos de nveis, chave seletora de comando Local/Remoto, e envi-los ao Sistema Supervisrio Elipse-SCADA via rede serial.

Este trabalho se resume a aquisio de dados atravs de um controlador lgico

programvel (CLP) e implementao de um programa no sistema supervisrio.

13

Figura 1 - Arquitetura Geral do Sistema.

14

1.3 - ESCOPO DO PROJETO Esta monografia est dividida nos seguintes captulos:

z Captulo 1: Neste captulo so descritos a motivao, os objetivos, a metodologia de pesquisa e o escopo do projeto.

z Captulo 2: Neste captulo apresentado o funcionamento dos softwares

Mastertool para programao do (CLP) e do Sistema Supervisrio Elipse SCADA, e uma descrio geral dos principais equipamentos utilizados neste trabalho.

z Captulo 3: Neste captulo so descrito os caminhos para a execuo, implementao, simulaes dos eventos propostos no projeto e resultados obtidos;

z Captulo 4: Neste captulo so apresentados os comentrios finais,

dificuldades encontradas e propostas para projetos futuros.

15

CAPTULO 2 DESCRIO GERAL DO SISTEMA

Para facilidade de projeto e identificao dos componentes do sistema, a Arquitetura do Sistema foi divida em trs nveis, conforme Figura 1:

Nvel 0 Equipamentos e instrumentos de campo; Nvel 1 - Equipamentos de aquisio e processamento de dados na sala de

controle ou portaria do prdio;

Nvel 2 - Plataforma de superviso e controle na sala de controle ou portaria do prdio.

2.1- NVEL 0 EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTOS DE CAMPO Vale ressaltar que no objetivo deste trabalho dimensionar os equipamentos e componentes utilizados no nvel 0, os valores citados so apenas dados do problema. A seguir sero dadas algumas explicaes superficiais, porm suficientes para compreenso dos equipamentos, instrumentos e componentes utilizados neste nvel:

2.1.1 - Reservatrio inferior

o principal, ele recebe a gua da rede externa, e normalmente instalado na garagem do prdio, seu controle monitorado atravs de sensores de nveis (bias).

Para o reservatrio inferior foi previsto um nvel baixo (para inibir o acionamento da bomba, evitando assim que ela seja ligada sem ter gua no reservatrio inferior) e outro nvel alto (para evitar que o reservatrio transborde).

2.1.2 - Reservatrio superior

o secundrio, ele que distribui a gua para os condminos, e est instalado na parte mais alta do prdio, normalmente na cobertura;

Para o reservatrio superior foi previsto uma bia de nvel baixo (liga a bomba) e outra de nvel alto (desliga a bomba).

2.1.3 - Sensores de nveis (bias)

- Definio: os sensores de nveis so utilizados nos mais diversos processos industriais, para diferentes funes como sinalizao, tanto sonora como visual de

16

nveis pr-determinados, como tambm, para automao de processos que requerem grande preciso.

- Instalao: podem ser instalados em pequenos espaos, devido a seu tamanho reduzido e facilidade na instalao. So fabricados sob medida conforme as especificaes exigidas, levando-se em conta compatibilidades qumicas e trmicas dos fludos ou lquidos de processo.

- Funcionamento: o sistema de funcionamento simples um Reed Switch que

acionado magneticamente por um im localizado no interior do flutuador, que faz fechamento/abertura do contato, ou seja, muda o estado fsico do Reed que, quando for NA (normalmente aberto) o flutuador ao estar sobre o Reed ficar NF (normalmente fechado) e vice-versa.

- Esse princpio de funcionamento e a alta qualidade presente nos materiais dos

sensores, garantem a ele um produto de extrema confiana. Segue na Figura 2 [11], algumas referncias de sensores de nvel.

Figura 2 Sensores de Nvel.

2.1.4 - Motor Eltrico - Motor 1 (M1): o motor 1, ele que faz com que a bomba B1 seja acionada; - Motor 2 (M2): o motor 2, ele que faz com que a bomba B2 seja acionada;

17

- Definio de motor: um motor eltrico uma mquina capaz de transformar energia eltrica em energia mecnica, utilizando normalmente o princpio da reao entre dois campos magnticos [5]. A Figura 3 [7], exemplifica um motor trifsico.

Figura 3 Motor Eltrico Trifsico.

2.1.5 - Bombas Hidrulicas - Bomba (B1): A bomba 1 acionada pelo motor eltrico 1. - Bomba 2 (B2): A bomba 2 acionada pelo motor eltrico 2.

-Definio: as bombas hidrulicas so os elementos responsveis pelo fornecimento de energia ao sistema hidrulico. Em geral, elas so dispositivos que transformam energia mecnica rotacional em energia hidrulica, ou seja, presso e vazo de um fludo hidrulico. - Caractersticas operacionais: para garantir um funcionamento ininterrupto destas bombas por um bom perodo de tempo e para tambm garantir condies adequadas para o fludo que passa pelas bombas, uma srie de recomendaes operacionais devem ser seguidas. Estas condies operacionais so especficas para cada tipo de bomba e entre estas, destacam-se as condies de partida, rotao mnima e mxima, presena de ar/cavitao, faixa de temperatura, faixa de viscosidade e filtragem. Na Figura 4 [7], exemplifica bombas para abastecimento de gua, drenagem e irrigao e na Figura 5 [7], bombas para tratamento de gua, transporte de condensados e transporte de guas pluviais.

18

Figura 4 - Bomba Meganorm DN25-DN150 Para Abastecimento de gua, Drenagem e Irrigao.

Figura 5 - Bomba Megaline - Para Tratamento de gua, Transporte de condensados

(produto) e Transporte de guas pluviais.

2.1.6 - Quadro de Comando Local (QCL)

Este quadro construdo em chapa de ao, normalizada, tratada, com fabricao seriada por ferramental apropriado, so normalmente do tipo "sobrepor" e nele onde se concentra o comando e controle local das bombas [8] e [9].

Seus principais componentes so: - Placa de montagem em chapa de ao monobloco, com tratamento superficial anti-corrosivo, para a fixao dos componentes;

19

- Os condutores que esto devidamente identificados por meio de anilhas e distribudos em canaletas;

- Chave Seccionadora ou disjuntor: em todos os casos onde haja mais de um

motor, haver uma chave seccionadora ou disjuntor geral, de acionamento interno, para permitir a desenergizao dos circuitos para uma manuteno segura. A chave dimensionada com base na maior potncia possvel de ser colocada disposio;

- Fusveis Principais: todos os motores possuem proteo contra correntes de curto-circuito atravs dos fusveis correspondentes. Para dimensionamento dos fusveis levam-se em conta as seguintes caractersticas relativas ao motor:

Tempo de acelerao (partida) mximo: 5s; Relao IP/ IN mxima: 8; Categoria de utilizao: AC-3; Tipo induo (gaiola); Partida livre (no em carga).

- Fusveis de Comando: o Circuito de comando possui fusveis exclusivos para proteo contra curto-cicuito.]

- Contatores: o acionamento dos motores dar-se- atravs de contatores dimensionados de acordo com a potncia nominal dos mesmos. Foram considerados diversos contatos auxiliares para a execuo das funes necessrias de comando e sinalizao, de forma independente [1] e [3].

- Rel trmico ou rel de sobrecarga: os motores possuem proteo contra correntes de sobrecarga atravs dos rels trmicos (bi-metlicos) correspondentes. Devero ser ajustados de acordo com a corrente nominal - IN e fator de servio do motor.

- Rgua de bornes (Ligaes externas): todas as ligaes externas, inclusive a alimentao do quadro (QCL), devero ser feitas atravs da rgua de bornes, seguindo as orientaes do esquema eltrico correspondente.

- O condutor de proteo (aterramento) do circuito de alimentao dever ser ligado diretamente barra de aterramento.

20

- Chave seletora: a opo de seleo para local/remoto, ser realizada atravs da chave seletora (43L/R), instalada na porta do quadro (QCL), com ao direta sobre o circuito de comando, tornando segura sua operao.

- Desta forma, por ocasio de um problema qualquer na bomba1 possvel, de imediato, colocar em operao a bomba 2, com o simples acionamento da chave seletora correspondente.

- Para verificao do sentido de giro (rotao) e tambm para procedimentos de testes, a opo local/remoto poder ser desejada. Para tanto se coloca a chave seletora na posio "local" e atravs das botoeiras "liga/desliga" efetua-se o acionamento local manual da bomba. Encerrados os testes e as verificaes desejadas, passa-se a chave seletora para a posio remota.

- Sinalizao: cada motor (bomba) possui 2 (duas) lmpadas sinalizadoras no quadro (QCL), 1 (uma) lmpada verde que indica, bomba desligada e 1 (uma) vermelha, indica que o bomba ligada.

A Figura 6 [9], mostra um tipo de quadro de comando local.

Figura 6 - Quadro de Comando Local QCL (Tipo Auto Sustentvel).

21

2.2- NVEL 1 - EQUIPAMENTOS DE AQUISIO E PROCESSAMENTO DE DADOS NA SALA DE CONTROLE OU PORTARIA DO PRDIO Nesta sala estaro instalados os seguintes componentes:

2.2.1- Hardware - Controlador Lgico Programvel (CLP)

O controlador lgico programvel, utilizado no projeto o Piccolo - PL104/R da Altus.

A srie Piccolo de CLP's, da Altus aplica-se a pequenas automaes, onde o

tamanho, custo e alta operacionalidade so itens fundamentais. Disponvel em um gabinete de reduzidas dimenses com processador e E/S integrados, a srie atende a aplicaes de controle de seqenciamento e intertravamento de pequenas mquinas, processos de batelada e superviso [10].

At trs canais de comunicao facilitam a conexo simultnea de IHM's,

terminais de programao e rede de superviso com facilidades do tipo comunicao com protocolo MODBUS-RTU. Expanses analgicas programveis por software e com 12 (doze) bits de resoluo junto a instrues PID e aritmtica de ponto flutuante, tornam a Srie Piccolo soluo ideal para aplicaes exigentes nas reas de controle de processos, pequenos sistemas SCADA e utilizao como remota conectada a rdio enlace.

2.2.2 - Software Mastertool

O software MasterTool Programming, destina-se a configurao e programao dos Controladores Lgicos Programveis, Altus. Utiliza-se dos recursos fornecidos pelo ambiente Windows para oferecer uma interface homem-mquina poderosa, aliada a mltiplos recursos para tratamento de dados, com uma Linguagem Estruturada de Rels e Blocos, Programao por TAG's e On-line. a) Linguagens de Programao A norma internacional IEC-11313 define quatro linguagens de programao para (CLP), sendo duas textuais e duas grficas: Textuais:

Lista de Instrues, IL (Instruction List) Texto Estruturado, ST (Structured Text)

22

Grficas:

Diagrama Ladder, LD (Ladder Diagram) Diagrama de Blocos Funcionais, FBD (Function Block Diagram)

A Figura 7 [12], ilustra uma mesma lgica de programa representada pelas quatro linguagens. A seleo a linguagem de programao a ser empregada depende:

da formao do programador; do problema a resolver; do nvel da descrio do problema; da estrutura do sistema de controle; da interface com outras pessoas / departamentos.

Ladder tem sua origem nos EUA. baseada na representao grfica da lgica de rels. Lista de Instrues de origem europia, uma linguagem textual, se assemelha ao assembler. Blocos Funcionais muito usada na indstria de processos. Expressa o comportamento de funes, blocos funcionais e programas como um conjunto de blocos grficos interligados, como nos diagramas de circuitos eletrnicos. Se parece com um sistema em termos do fluxo de sinais entre elementos de processamento.

Figura 7 - Linguagens de Programao.

23

b) Linguagem de Diagramas de Contados (ladder) Esta a linguagem favorita dos tcnicos com formao na rea industrial por mais se assemelhar aos circuitos de rels, consiste numa linguagem bastante intuitiva de fcil interpretao apresentando, no entanto, limitaes para sua utilizao em programas extensos ou com lgicas mais complexas. Na tabela abaixo mostra os comandos bsicos da Linguagem Ladder.

Aplicaes embora sejam bastante variadas as aplicaes dos CLP que podem ser representadas facilmente atravs da linguagem Ladder, as de representao mais direta so aquelas relacionadas ao acionamento de mquinas eltricas atravs de circuitos de comando e fora.

Na representao ladder existe uma linha vertical de energizao a esquerda e outra linha a direita. Entre estas duas linhas existe a matriz de programao formada por xy clulas, dispostas em x linhas e y colunas. Cada conjunto de clulas chamado de uma lgica do programa aplicativo. As duas linhas laterais da lgica representam barras de energia entre as quais so colocadas as instrues a serem executadas. As instrues podem ser contatos, bobinas, temporizadores, etc.

A Tabela 1[12], mostra os comandos bsicos da Linguagem Ladder.

24

Tabela 1 - Comandos Bsicos da Linguagem Ladder.

25

As especificaes do (CLP), esto descritas abaixo e conforme Figuras 8 e 9 [10]:

2.2.3 - Redes / Interligao

Interface de comunicao: RS-232C e RS-485 e Rede: ALNET-I; a) Conexo com IHM's:

Srie Foton de IHM Altus; SCADAs diversos; Demais IHMs com interface ALNET-I.

b) Conexo em Rede ALNET-I:

Superviso; Controle; Manuteno; Integrao de fbrica.

c) PL104 /R constitudo de:

16 Entradas digitais +16 Sadas digitais; 2 E/S analgicas; 2 contadores; 3 canais; RS-232C/RS-485.

d) CPU e composta de:

Clock: 15 MHz; Leds de estado da UCP; Circuito Watch dog Timer; 16/32K RAM e 16/32K E2PROM.

e) Alimentao dos pontos de E/S:

Entradas: 24Vcc; Sadas: Rel; Pontos Analgicos (E/S configurvel); Entrada de contagem rpida (at 10kHz); Expansvel at 132 E/S.

f) Interface:

26

IHM local, ou; Rede ALNET-I.

g) Dimenses (AxLxP):

117 x 92 x 98 mm

Nas Figuras 8, 9 e 10 [10], mostram o painel frontal e o diagrama em blocos do CLP PICCOLO, respectivamente.

Figura 8 - Painel frontal do CLP PICCOLO - PL104/R da Altus.

27

Figura 9 - Diagrama em Blocos do CLP PICCOLO - PL104/ R da Altus.

Figura 10 - Controlador Lgico Programvel CLP PICCOLO - PL104/R da Altus.

2.3- NVEL 2 - PLATAFORMA DE SUPERVISO E CONTROLE NA SALA DE CONTROLE OU PORTARIA DO PRDIO

Neste nvel est o Software Elipse-SCADA instalado no note book, onde todo o controle e superviso das bombas sero realizados - Estao de Operao (EO). Ver Figura 40 [14] no Apndice I.

28

2.3.1 - Descrio do programa supervisrio Elipse-SCADA

a) Introduo: O Elipse-SCADA alia alto desempenho e grande versatilidade representados em seus diversos recursos que facilitam e agilizam a tarefa de desenvolvimento de sua aplicao. Totalmente configurvel pelo usurio, permite a monitorao de variveis em tempo real, atravs de grficos e objetos que esto relacionados com as variveis fsicas de campo. Tambm possvel fazer acionamentos e enviar ou receber informaes para equipamentos de aquisio de dados. Alm disso, atravs de sua exclusiva linguagem de programao, o Elipse Basic, possvel automatizar diversas tarefas a fim de atender as necessidades especficas de sua empresa [6].

b) Mdulos 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. Como no necessita do hardkey, o modo Demo pode ser utilizado para a avaliao do software. Ele possui todos os recursos existentes no mdulo Configurador, com exceo de que trabalha com um mximo de 20 tag's (variveis de processo) e permite a comunicao com equipamentos de aquisio de dados por at 10 minutos. Neste modo, o software pode ser livremente reproduzido e distribudo. Os mdulos Runtime e Master esto tambm disponveis em verses Lite que possuem as mesmas caractersticas, porm so limitadas em nmero de tag's (variveis): Lite 75 com 75 tag's e Lite 300 com 300 tag's.

c) Plug-ins:

Plug-ins so ferramentas adicionais que permitem a expanso dos recursos do Elipse-SCADA, acrescentando funcionalidades no software. Eles podem ser adquiridos separadamente e trabalham em conjunto com qualquer verso do software.

d) Programao (exemplo):

29

Apresentamos como exemplo um estudo de caso que simula uma aplicao real de um sistema de superviso e controle, conforme Figura 11.

O sistema em questo apresenta um sintico de uma fbrica de balas, exem-plificando vrios aspectos e recursos disponveis no Elise-SCADA.

Figura 11 - Tela de abertura Para a produo, so necessrios 4 produtos bsicos: gua, xarope, glucose e acar (Figura 12), cujas quantidades sero controladas a cada novo tipo de bala a ser produzida atravs da utilizao de receitas pr-definidas e programadas. Aps a pesagem individual dos produtos, estes so homogeneizados no misturador que por sua vez transfere a mistura para um tanque de estocagem. Esta transferncia entre tanques pode ser automtica ou controlada pelo acionamento de uma vlvula. A partir do tanque de estocagem, a mistura transferida para os cozinhadores por bombeamento, tambm controlado pelo aplicativo. O operador do sistema pode, nesta mesma tela, visualizar as temperaturas de cada tanque, controlar a freqncia dos motores e abrir ou fechar as vlvulas que levam a mistura para os cozinhadores.

30

Figura 12 - Tela de Dosagem O sistema tambm mostrar condies de alarme (Figura 13) no caso de algum parmetro ultrapassar os limites estabelecidos (como por exemplo, um aumento excessivo de temperatura), alm de criar grficos de tendncia das temperaturas, gerao de base de dados de operao e respectivos relatrios, conforme (Figura 14). .

31

Figura 13 - Tela de Utilizao dos Alarmes Histricos

Figura 14 - Tela de Tendncia Atravs da tela de receitas, podem ser criados novos produtos e editados aqueles j existentes (Figura 15).

32

Figura 15 - Receitas Finalmente, um procedimento de consulta dos processos de batelada (Figura 16), que permite consulta, visualizao e impresso dos dados de histrico (Figura 17).

33

Figura 16 - Tela de Batelada.

Figura 17 - Tela de Impresso.

34

1. INICIANDO O SCADA Aps proceder com a instalao do software, voc ter em sua mquina um grupo de programas chamado Elipse SCADA com os cones para chamar o sistema. Para iniciar o Elipse SCADA, faa isso:

Clique no boto Iniciar (Start) na barra de tarefas do Windows.

Selecione Programas (Programs), Elipse SCADA e Elipse SCADA novamente.

Voc ter uma tela parecida com a Figura 18.

Figura 18 - Tela de inicializao do SCADA.

acima, podemos ver alguns elementos importantes da interface do Elipse-DA:

Ferramentas: apresenta botes para fcil acesso s funes do

Na FiguraSCA

Barra de

sistema;

35

Barra de Status: mostra as mensagens do sistema; rea de Trabalho: rea para desenvolvimento da aplicao;

arra de Menus: para escolha das funes do sistema;

arra de Telas: para a seleo das tela que se quer trabalhar;

Objeto Display: exemplo de objetos de tela do Elipse-SCADA.

. CRIANDO A SUA APLICAO

cam armazenadas em um arquivo de extenso APP. Para criar uma nova l ao:

Escolha no menu Arquivo a opo Nova Aplicao

ao Nova! escolha um nome e o lugar onde a aplicao ser salva;

m outros gerados e utilizados pelo Elipse-SCADA, conforme tabela 2, abaixo:

Tabela 2 - Extenses disponveis.

SO

B

B

2 A criao de uma aplicao o ponto de partida para montagem de um sistema utilizando o Elipse-SCADA. Em uma aplicao, o usurio rene todos os elementos necessrios para execuo das tarefas desejadas. As informaes referentes a esta aplicao fiap ic

No quadro Salvar Aplic

Alm dos arquivos de extenso APP, existe

EXTEN DESCRIO .APX Arquivo de senhas .BAK Backup da aplicao .DAT Arquivo de histricos .HDR Cabealhos de arquivos de histricos por batelada .RCP Arquivo de receitas .DLL Drivers de comunicao .BMP, .JPG, .GIF Arquivos de imagens 3. ORGANIZER

36

A fim de permitir uma viso simples e organizada de toda a aplicao, o Elipse SCADA oferece uma poderosa ferramenta de programao chamada Organizer. A partir do Organizer, voc pode desenvolver toda a aplicao simplesmente navegando atravs de sua estrutura. Essa estrutura pode ser comparada a uma rvore de diretrios. Desta forma, a estrutura da aplicao comea no canto superior esquerdo com a raiz da aplicao. Todos os objetos da aplicao descem a partir da

iz agrupados de acordo com seu tipo: Tags, Telas, Alarmes, Receitas, Histricos,

(Figura 19) podero ser editadas selecionando-se a pgina esejada a partir das guias no topo da janela. Voc pode chamar o Organizer de

ou

izer do menu Arquivo ou

Note que voc s pode chamar o Organizer quando houver uma aplicao aberta.

raRelatrios e assim por diante. Selecionando-se qualquer um de seus ramos, as propriedades do objeto selecionado sero mostradas no lado direito da janela onde podero ser editadas. Por exemplo, se voc selecionar Tags na rvore do Organizer, podero ser criados novos tags e suas propriedades ddiversas maneiras:

pressionando o boto da barra de ferramentas; selecionando a opo Organ apertando as teclas [Alt+O].

37

Figura 19 - Tela do Organizer com as propriedades da aplicao. 4. FERRAMENTAS DO ORGANIZER O Organizer possui um conjunto de ferramentas que permitem realizar determinadas tarefas rapidamente, sem a necessidade da utilizao dos menus. Tambm existem botes que inserem comandos do Elipse Basic, facilitando a tarefa de programao de scripts. Estas ferramentas esto dispostas em uma barra que est localizada na parte inferior da janela do Organizer.Cada boto desta barra descrito a seguir, na Tabela 3.

38

Tabela 3 - Ferramentas do Oganizer. COMANDO COMANDO AO Deletar Apaga um ou mais itens selecionados no Organizer. Duplicar Duplica o item selecionado na rvore do Organizer. AppBrowser Chama o AppBrowser. Referncia Cruzada Chama a Referncia Cruzada. Compilar Compila o script que est sendo editado. Compilar tudo Compila todos os scripts que no esto compilados. Recompilar tudo Recompila todos os scripts da aplicao, possibilitando ao

usurio acessar cada script com um duplo clique. gerada uma lista dos scripts compilados, mostrando em vermelho os que esto com erro.

If Insere o comando IF no script selecionado, no ponto onde est o cursor.

ElseIf Insere o comando ELSEIF no script selecionado, no ponto onde est o cursor.

Else Insere o comando ELSE no script selecionado, no ponto onde est o cursor.

ForNext Insere o comando FOR...NEXT no script selecionado, no ponto onde est o cursor.

WhileWend Insere o comando WHILE...WEND (fim de While) no script selecionado, no ponto onde est o cursor.

RepeatUntil Insere o comando REPEAT...UNTIL no script selecionado, no ponto onde est o cursor.

5. APPBROWSER O AppBrowser uma importante ferramenta do Organizer. Ele composto de uma janela que apresenta a rvore da aplicao com seus objetos. Clicando em qualquer objeto, pode-se visualizar as funes e atributos relacionados a este objeto. Quando estamos escrevendo um script, um boto Copia no Script --> fica disponvel nesta janela, permitindo a cpia do atributo ou funo em questo para as linhas de programao, facilitando essa tarefa, veja Figura 20.

39

Figura 20 - Ferramenta AppBrowser. 6. REFERNCIA CRUZADA A ferramenta de Referncia Cruzada (Figura 21) permite visualizar em que locais os objetos indicados so referidos, facilitando a tarefa de configurao e depurao de aplicaes.

Figura 21 - Referncia Cruzada.

40

7. TAG's A superviso de um processo com o Elipse-SCADA ocorre atravs da leitura de variveis de processos no campo. Os valores dessas variveis so associados a objetos do sistema chamados Tag's. Para cada objeto inserido na tela, devemos associar pelo menos um Tag ou atributo. Os tag's so todas as variveis (numricas ou alfanumricas) envolvidas num aplicativo. Os atributos so dados fornecidos pelo Elipse-SCADA sobre parmetros de sistema e componentes da aplicao. Como exemplo, podemos considerar um tag a temperatura de um forno. Um de seus atributos poderia ser o nvel de alarme a partir do qual deva ser acionada uma sirene. O valor do tag ou do atributo associado poder por exemplo, ser mostrado pelos objetos de animao em uma tela, ser utilizado em clculos em um script, ser modificado atravs de aes do operador e entre outras possibilidades. Ao criar tag's, o usurio poder organiz-los livremente em grupos, de forma a facilitar a procura e identificao durante o processo de configurao. Para a criao de um grupos, basta selecionar o item Tag's no Organizer e clicar em Novo Grupo. Voc pode criar grupos dentro de outros grupos, sem restries. Para modificar a hierarquia dos grupos e mud-los de posio (por exemplo, incluir um grupo em outro grupo) basta arrastar o grupo em questo para o lugar desejado. 8. CRIANDO TAG's Para a criao de novos tags, basta selecionar no Organizer o item Tag's ou um grupo de tag's previamente criado e clicar em Novo Tag. Ser mostrado o quadro Criar um novo tag, onde dever ser informado o nome do tag, a quantidade e o tipo. Para uma quantidade maior que 1, o sistema numera automaticamente os tags, acrescentando um nmero depois do nome. Na Figura 22, mostra a tela do programa, para a criao de tag's.

41

Figura 22 - Criando um novo tag. 9. REGRAS PARA OS NOMES DOS TAG's Ao especificar o nome dos tags, algumas regras devero ser seguidas:

O nome no pode conter caracteres reservados, como operadores lgicos e aritmticos (+, -, *, /) e caracteres especiais (?, !, \, | , &, %, $, #, @);

O nome no pode conter espao;

O nome do tag no pode ser estritamente numrico, dever ter uma

letra inicial, pelo menos. 10. TAG DEMO O Tag Demo usado para a simulao de valores a partir de curvas pr-definidas ou aleatoriamente.

42

A gerao feita conforme o tipo de curva selecionada nos seis botes da pgina Geral das propriedades do tag (ver Figura 23 e Tabela 4). Tags Demo podem ajud-lo a testar sua aplicao ou podem ser usados, por exemplo, em um objeto de tela Animao para mostrar os quadros da animao de acordo com a variao do tag.

Propriedades do Tag Demo.

Figura 23 - Propriedades do Tag Demo.

43

Tabela 4 - Propriedades do Tag Demo.

OPO DESCRIO

Nome Nome do tag. Descrio Uma breve descrio sobre o tag. Acessar bits Permite desmembrar o tag em bits. Mudar tipo para Permite que se mude o tipo do tag. Tipo Define o tipo de curva a ser usada para a variao de valores. Limite Inferior Define um valor mnimo limite para o valor do tag . Limite Superior Define um valor mximo limite para o valor do tag . Incremento Define o incremento para a curva do tipo dente de serra. Espera

Define o nmero de perodos entre cada gerao de valor. Por exemplo, se for 2, gera um valor a cada dois perodos. usado junto com o atributo Perodo para controlar o intervalo de tempo para a variao dos dados.

Perodo

Define um valor em milisegundos para o perodo da gerao de valores. usado em conjunto com o atributo Espera.

Habilitado Os valores so atualizados apenas quando essa opo est ligada. Caso contrrio, o valor do tag permanece o mesmo.

11. PGINA DE ALARMES Cada tag que definido possui uma pgina de Alarmes (Figura 24 e Tabela 5), onde podem ser configurados quatro intervalos de valores e prioridades para alarmes. Alarmes so usados para sinalizar algum evento que possa vir a ocorrer com a varivel permitindo inclusive, a tomada de aes apropriadas atravs de scripts. Para visualizar os alarmes configurados para um tag, voc precisa inserir um objeto de tela Alarme. Este objeto pode mostrar tambm alarmes j ocorrido que estejam registrados em um arquivo de alarmes e outros alarmes ativos no sistema. Para imprimir os alarmes ocorridos no sistema, voc pode definir um Relatrio atravs do Organizer e executar a funo especial Print em um script. A pgina de alarmes dos tag's aparece quando selecionada a tab Alarmes no topo das pginas do tag.

44

Figura 24 - Opes de configurao de alarmes para tag's.

Tabela 5 - Propriedades de configurao de alarmes para tag's. OPO DESCRIO LoLo Alarme Baixo Crtico. Define um intervalo de valores (menor

igual) onde o Tag considerado em um estado de Alarme Baixo Crtico. usado quando o valor do Tag est abaixo de um mnimo, ou seja, extremamente baixo.

Baixo Alarme Baixo. Define um intervalo de valores (menor igual) onde o Tag considerado em estado de alarme baixo. usado quando o valor do Tag est abaixo do normal.

Alto Alarme Alto. Define um intervalo de valores (maior igual) onde o Tag considerado em estado de Alarme Alto. usado quando o valor do Tag est mais alto do que o normal.

45

HiHi Alarme Alto Crtico. Define um intervalo de valores (maior igual) onde o Tag considerado em estado de Alarme Alto Crtico. usado quando o valor do Tag est acima de um mximo, ou seja, extremamente alto.

Valor Define os limites para cada situao possvel de alarme (lolo, low, hi, hihi).

Prioridade Define a prioridade para cada situao de alarme. Nmeros pequenos indicam alta prioridade (a prioridade deve ser um nmero entre 0 e 999). Para um melhor controle os alarmes de maior prioridade iro aparecer em primeiro plano na janela de alarmes (Objeto de Tela Alarme).

Comentrio Um comentrio ou mensagem pode ser definido para cada alarme. Podem ser usados at 100 caracteres.

Mensagem de retorno

Habilita o log da mensagem de retorno de alarme.

Grupo de alarmes

Define o grupo de alarmes, cujo arquivo receber as mensagens de ocorrncias.

O intervalo entre o nvel Low e High de alarme (se configurados) representa o estado de operao normal da varivel. Ao ultrapassar um desses limites, a ocorrncia registrada (log) como um alarme ativo. Caso a varivel retorne ao estado normal, registrada uma ocorrncia de retorno, caso esta opo esteja ativada. 12. CRIAO DE TELAS

Uma Tela pode ser definida como uma janela para monitoramento de um

processo, onde sero inseridos os objetos que faro a interface do operador com o sistema. Cada aplicao pode ter um nmero ilimitado de telas.

As telas so o ponto-de-partida para a construo da interface de sua

aplicao. Um bom desenho de tela garante uma compreenso melhor do processo supervisionado e utilizao mais fcil dos recursos acrescentados aplicao.

Voc pode criar uma nova tela pressionando o boto na barra de

ferramentas ou usando o comando Novo (New) no menu Tela (Screen). No Organizer, quando a opo Telas selecionada, mostrada uma janela contendo uma lista de todas as telas da sua aplicao. Voc pode criar, apagar e navegar pelas telas da aplicao utilizando os botes direita (Criar, Deletar e Ir Para).

46

Junto com estes botes existem os botes Mostrar e Esconder que permitem mostrar uma tela especfica ou escond-la durante o desenvolvimento. Para fazer isso em tempo de execuo, pode-se modificar a propriedade Visible da tela. Por exemplo, possvel criar uma tela de aviso para indicar uma condio de alarme que s ser mostrada quando essa condio for atingida (colocando o valor TRUE na propriedade Visible). No momento que a condio for desfeita, pode-se esconder novamente a tela.

13. PROPRIEDADES GERAIS DE TELAS Para cada nova tela, voc pode acrescentar objetos de tela, definir imagens de fundo e entre outras propriedades. Para visualizar ou editar as propriedades da tela corrente, voc tem diversas maneiras:

Clicando no boto na barra de ferramentas; Dando um duplo clique em um espao vazio da tela em questo; Usando o comando Propriedades (Properties) do menu Tela (Screen) ou Quando se est editando a lista de telas que aparece ao selecionarmos o

item Telas no Organizer. A seguir temos um exemplo da guia Geral no Organizer, (Figura 25 e Tabela 6) com as propriedades de telas.

Figura 25 - Guia Geral no Organizer.

47

Tabela 6 - Propriedades Gerais da Tela.

OPO DESCRIO Nome Define um nome para a tela corrente. Usando este nome voc

pode abrir a tela de qualquer parte da aplicao usando botes ou teclas de funo, bem como associ-la a scripts.

Titulo Define um ttulo para a tela, usado tambm como sua descrio.

Nvel de acesso Define o nvel de acesso para a Tela, que ser verificado com o nvel de acesso do usurio ao entrar na Tela.

Bitmap Habilita / Desabilita o uso de um bitmap como fundo para a Tela corrente. Voc pode usar o boto Browse para encontrar os bitmaps.

Localizar Permite navegar na estrutura de diretrios a fim de encontrar os arquivos-imagem que sero usados como fundo para a Tela. O caminho e nome do bitmap aparecem abaixo do campo.

Cor Define a cor de fundo para a tela corrente. Este parmetro usado quando no existe um bitmap selecionado ou quando o bitmap no preenche toda a Tela.

14. BANCO DE DADOS A opo Databases (Bancos de Dados ou simplesmente BD) do Elipse-SCADA permite criar e manipular um ou mais bancos de dados usando o padro ODBC. possvel a conexo com um banco de dados j existente ou criar um novo a partir de um assistente dentro do software. importante dizer que antes de utilizar um BD dentro do Elipse-SCADA, necessrio criar uma conexo ODBC para o BD desejado. Para criar uma conexo com uma nova tabela:

Escolha o driver ODBC que deseja usar;

Configure o nome da conexo e o arquivo ou diretrio que contm os dados;

Crie cada um dos campos, escolhendo nome, tipo de dado e tamanho; No Organizer, aparecer a tabela criada e seus respectivos campos, que

podero ser modificados usando as funes especiais do ODBC nos scripts.

48

Para criar uma conexo com um banco de dados j existente: Crie o banco de dados. No caso do Excel, deve-se utilizar a primeira linha de

cada coluna como o nome do campo; Selecione a linha de cabealho (com o nome dos campos) e na caixa de nome,

coloque um nome para essa tabela; Feche o banco de dados; No Organizer, em Databases, escolha Conectar a uma tabela j existente,

pressione o boto Novo e escolha o driver ODBC que deseja usar; Escolha o diretrio onde est o banco de dados; Na rvore devem aparecer a tabela e seus respectivos campos; Consulte o manual para saber mais sobre Bancos de Dados.

49

CAPTULO 3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO - IMPLEMEN-TAO E SIMULAO Descreve-se abaixo os passos da implementao do projeto:

3.1 - IMPLEMENTAO DO NVEL 0 NO PROTOBOARD A Figura 26 representa o diagrama funcional tanto da bomba 1 como da bomba 2. A lgica deste diagrama realizada por contatos auxiliares dos contatores e dos rels de nveis.

Figura 26 - Diagrama de Fora e Controle Bombas 1 e 2.

50

O diagrama da Figura 26 possui um acionamento manual local e remoto. Acionamento manual local:

Para o acionamento manual local da bomba 1 ou 2, a chave (43L/R) deve estar

na posio Local, os motores 1 e 2 devero estar alimentados ou seja o rel de fase FF no atuado, o rel 49-1/2 que e a proteo trmica, do motor no atuada.

Com estas pr-condies satisfeitas e atravs da botoeira liga (BT-L1 ou 2) a

bomba 1/2 ligada. Aps esta ao a bobina do contator 6-1/2 energizada e seus contatos NA (normalmente abertos) fecham e os NF (normalmente fechados) abrem, fazendo com que a sinalizao verde apaga (bomba 1/2 desligada) e sinalizao vermelha acende (bomba 1/2 ligada). Para desligar s acionar a botoeira desliga (BT-D1/2), [1] e [2].

Acionamento remoto:

um espelho do acionamento manual local, porm a lgica dos comandos realizada no software.

Para o acionamento remoto da bomba 1 ou 2, a chave (43L/R) deve estar na

posio Remoto, os motores 1 e 2 devero estar alimentados, ou seja o rel de fase FF no atuado, o rel 49-1/2 que a proteo trmica do motor, no atuada, o nvel baixo do reservatrio inferior no atuado e o nvel baixo do reservatrio superior atuado, estes dois ltimos intertravamentos sero lgicos e podem ser vistos no diagrama Ladder, no apndice II). Com estas pr-condies satisfeitas e atravs de um comando do (CLP) via sistema, a bomba 1 ou 2 acionada. O desligamento ser automtico atravs dos nveis (quando o reservatrio superior estiver cheio ou reservatrio inferior estiver atingido o nvel baixo) ou por defeito nas bombas, [7] e [9]. Para simulao dos sinais de campo nos testes de plataforma foi utilizado um protoboard, ver Figura 28 [13], onde foram instaladas 16 (dezesseis) chaves on-off. Ver Apndice I, Figura 38. Cada chave on-off representa individualmente uma entrada digital de um componente do diagrama funcional da Figura 1, que foram conectados ao CLP, para facilitar e testar a parametrizao. Discriminamos na Figura 27 a identificao das funes das citadas chaves do protoboard: O objetivo deste projeto no simular comandos no nvel 0, por se tratar de comandos convencionais. Cabe a este trabalho explanar sobre o comando e a superviso automatizados via lgica do software Mastertool (CLP).

51

Figura 27 - Sinais enviados para o Controlador Lgico Programvel (CLP) e Chaves do Protoboard.

52

Figura 28 - Foto do Protoboard.

3.2 - IMPLEMENTAO DO NVEL 1 Para a configurao e programao dos sinais conectados ao (CLP), foi utilizado o programa Mastertool [10]. O Mastertool um programa em linguagem Ladder, conforme j descrito no captulo 2 tem 2.2.2, ver Apndice I, Figura 39 [13]. Passos para o incio da programao:

MasterTool Programming.lnk

1. Abrir o programa;

2. Selecionar o tipo do CLP (PL104), conforme Figura 29;

53

Figura 29 - Tela de Seleo do tipo de CLP.

3. No Menu Relatrio Operandos clicar em E_S. Com isso entra-se na tela

de Tags e descrio das Entradas e Sadas. Com esta tela ativa, digitamos os tags das entradas e sadas digitais e a lista de sinais j est criada. Esta lista de sinais est descrita tambm na Figura 27 e na tela deste projeto na Figura 30. Ver Apndice II.

54

Figura 30 - Tags de Entradas e sadas

4. No menu Relatrio Operandos clicar em Auxiliar.Com isso entra-se na tela de Tags Auxiliares. Basta digitar os tags auxiliares e a lista de tags auxiliares estar criada, (Figura 31). Ver Apndice II.

55

Figura 31 - Tags Auxiliares

5. No menu Relatrio Operandos clicar em Memria . Com isso entra-se na tela de Tags de Memrias. Estes tags foram criados para armazenar os sinais das listas de entradas e sadas digitais e da lista auxiliar, (Figura 32).

Figura 32 - Tags de Memrias.

56

6. Gerao do diagrama Ladder: a gerao do diagrama Ladder realizada para

cada nvel de lgica. Este diagrama reproduz digitalmente o diagrama funcional da Figura 26 e os intertravamentos lgicos citados no tem 3.1 - acionamento remoto.

Os nveis de lgica desenvolvida para o comando e superviso das bombas foram os seguintes:

Lgica 000 - Seleo do modo de controle em manual; Lgica 001 - Seleo do modo de controle em automtico; Lgica 002 - Bomba 1; Lgica 003 - Tempo de funcionamento da bomba 1; Lgica 004 - Tempo de manuteno preventiva da bomba 1; Lgica 005 - Bomba 2; Lgica: 006 - Tempo de funcionamento da bomba 2; Lgica: 007 - Tempo de manuteno preventiva da bomba 2; Lgica: 008 - Chaves de bias; Lgica: 009 - Alarmes; Lgica: 010 - Alarmes de defeito nas chaves de bias; Lgica: 011 - Seleo da Bomba 1; Lgica: 012 - Seleo da Bomba 2; Lgica: 013 - Nenhuma bomba disponvel; Lgica: 014 - Ligar bomba 1; Lgica: 015 - Desligar bomba 1; Lgica: 016 - Desligar bomba 1; Lgica: 017 - Ligar bomba 2; Lgica: 018 - Desligar bomba 2; Lgica: 019 - Desligar bomba 2.

Cada uma destas lgicas esto detalhadas no diagrama Ladder no

Apndice II, bem como toda a parametrizao gravada, utilizando a sada grfica do CLP.

A seguir ser descrito a lgica: 001, para demonstrar como foi executado

as lgicas deste projeto.

Lgica 001 - Seleo do modo de controle em automtico as pr-condies para a execuo desta lgica so a seguintes: %M0000.0 - Chave 43L/R na posio remota; %M0010.1 - Comando controle automtico bombas; %M0000.1 - Controle manual bombas; %M0000.2 - Controle automtico bombas.

57

No menu Mdulo Novo Criar Mdulo Mdulo Principal clicar OK, a tela do diagrama Ladder e ativada. O prximo passo clicar no cone desejado e abrir a tela menor (Figura 33), adicionar o endereo lgico (%M0000.0) e clicar em OK . O primeiro contato ser inserido. E para os demais o procedimento similar. No apndice II, mostra este diagrama com maiores detalhes.

Figura 33 Diagrama Ladder

Aps programao do CLP o mesmo conectado fisicamente a estao de operao (computador), via uma rede serial.

A interface de comunicao do (CLP) com o computador feita da seguinte

maneira: o CLP da srie Piccolo possuem interface de comunicao serial com o protocolo ALNET I, permitindo a sua ligao na rede ALNET I.

A rede de comunicao ALNET I uma rede de comunicao mestre-

escravo com transmisso serial de dados.

58

Rede de comunicao mestre-escravo a rede de comunicao onde as transferncias de informaes so iniciadas somente a partir de um nico n (o mestre da rede) ligado ao barramento de dados. Os demais ns da rede (escravos) apenas respondem quando solicitados.

3.3 - IMPLEMENTAO DO NVEL 2 Para iniciar a programao no Elipse-SCADA foi executado os seguintes passos [6], (os procedimentos detalhados esto citados no captulo 2 tem 2.3 - tutorial da utilizao do Elipse-SCADA):

Elipse SCADA.lnk1. Abrir o programa; 2. No menu Arquivo clicar Organizer. A tela da ferramenta Organizer ativada,

para a configurao do driver e protocolo de comunicao com o CLP, neste caso o CLP Altus e o protocolo de comunicao Alnet I, conforme descrito no captulo 2 tem 2.2, (Figura 34);

Figura 34 Tela da Ferramenta Organizer.

59

Criao de tags: A superviso do processo ocorre atravs da leitura de variveis de processos no campo. Os valores dessas variveis so associados a objetos do sistema chamados Tag's. Para cada objeto inserido na tela, associamos um Tag. Estes tag's so as variveis (numricas ou alfanumricas) envolvidas no aplicativo. 3. Organizer Aplicao Tags clicar Novo_Tag, com a janela ativa e s criar

o novo tag. A Figura 35 exibe um tag do sistema projetado. Para os demais tags o procedimento o mesmo.

Figura 35 Tela para Criao de Tags. 4. No Organizer Aplicao Telas clicar Novo, cria-se a tela, Na Figura 36

mostra a tela do processo em questo.

60

No Organizer Aplicao Telas clicar Novo clicar Ir_Para Barra de

Ferramentas e comear a desenhar a tela com os cones disponveis na Barra de Ferramentas.

Para gerao destas telas tambm foi utilizado o banco de dados (Databases) do Elipse-SCADA, pelo caminho: Organizer Aplicao clicar DataBases A tela foi criada para monitoramento do processo, onde foram inseridos os objetos que fazem a interface do operador com o sistema.

Figura 36 - Tela para Criao de Telas.

61

5. Para gerao da tela basta acessar a barra de ferramentas e clicar no cone Roda Aplicao ou (F10) e a tela ser ativada, conforme Figura 37.

Figura 37 - Tela Gerada pelo Software Elipse-SCADA..

6. Descrio da tela de superviso e controle

A esquerda da tela vai selecionar:

Comando local; Comando manual. Comando automtico.

A esquerda da tela vai sinalizar:

Defeito eltrico no quadro das bombas; Falta de fase no quadro das bombas; Situao crtica - nvel baixo nos dois reservatrios; Defeito nas bias - reservatrio superior; Defeito nas bias - reservatrio inferior.

A esquerda da tela est indicando:

62

Reservatrio inferior; Nvel alto; Nvel baixo.

No centro da tela est indicando:

Bomba 1; Bomba 2.

A direita da tela est indicando:

Reservatrio superior; Nvel alto; Nvel baixo.

A direita da tela est indicando Bomba 1:

Desligada; Com defeito; Liga/desliga; Manuteno; Selecionada; Horas/minutos de funcionamento.

A direita da tela est indicando Bomba 2:

Desligada; Com defeito; Liga/desliga; Manuteno; Selecionada; Horas/minutos de funcionamento.

63

4 CONCLUSES

4.1 - CONSIDERAES FINAIS

O sistema supervisrio projetado aps a simulao apresentou os seguintes resultados:

a) Atendimento aos requisitos iniciais do projeto:

Aquisio dos pontos de entradas e sadas: todos os pontos indicados na

relao prevista pelo projeto, foram aquisitados pelo CLP com sucesso;

Implantao da lgica prevista para funcionamento do sistema: a lgica implementada atendeu a todos os requisitos previstos no projeto;

Implementao da tela de controle, superviso e alarmes do projeto: a tela

gerada atendeu a todos os requisitos previstos para operao, superviso e controle de todo o processo.

b) Facilidades Operacionais esperadas quando da implantao do Sistema:

Tendo em vista a constatao que a Interface Homem Mquina (IHM) implementada bastante amigvel, julgamos que quando implantada, obter-se- uma operao simples e correta por parte dos futuros operadores;

Tambm, acreditamos que os erros operacionais sero bastante reduzidos,

em relao a um sistema de operao convencional;

O sistema oferecer atravs de sua tela a posio on-line de todos os componentes da instalao, incluindo tambm os alarmes de operao da proteo, os tempos de operao de cada uma das bombas e a posio dos nveis dos reservatrios.

4.2 - DIFICULDADES ENCONTRADAS

A seguir, as principais dificuldades encontradas:

Construo e montagem de um equipamento que simulasse os pontos de entrada do CLP: pela experincia adquirida em outros testes de plataforma, foi desenvolvido e montado o protoboard que tivesse um nmero de chaves iguais ao nmero de entradas do CLP;

64

Escolha do CLP: dentre vrios CLPs existentes no mercado, aps pesquisa entre os diversos fabricantes optou-se pelo Piccolo da ALTUS, que alm de ser um dos poucos fabricantes inteiramente brasileiro, ofereceu um suporte tcnico que atendeu prontamente e solucionou as dificuldades encontradas.

Parametrizao do CLP: atravs da utilizao do software Mastertool e dos

diagramas LADDER: esta parametrizao, tendo em vista desconhecimento pessoal do software do fabricante ALTUS, apresentou nveis de dificuldades iniciais bastante grandes, obrigando a uma constante consulta ao suporte do citado fabricante.

4.3 - PROPOSTAS PARA PROJETOS FUTUROS:

Cada vez mais o controle do consumo da gua principalmente em grandes condomnios economicamente importante.

Com a implantao de medidores individuais por apartamento, situados em

locais distantes do mesmo, sugeriria uma superviso automatizada e on-line do consumo em cada apartamento. Este consumo poderia ser monitorado pelo sistema j desenvolvido de superviso das bombas.

Poder-se-ia inserir atravs das televises de cada apartamento a medio e o custo on-line do consumo de gua. No futuro tambm poder-se-ia agregar o consumo de energia e at a posio dos elevadores. As aplicaes futuras so infindveis, utilizando o mesmo sistema.

65

REFERNCIAS BIBLIOGRAFIAS [1] - CREDER, Hlio. Instalaes Eltricas. 14a. Edio Revisada e atualizada, Rio de Janeiro.Editora LTC, 2000. [2] - NILSON, James W., RIEDEL, Susan A. Circuitos Eltricos. 10a. Edio, Rio de Janeiro. Editora Prentice Hall, 2004. [3] - M. Filho, S. Medio de Energia. 4a. Edio, Editora LTC, 2003. [4] - Autocon Automao e Controle Ltda: http://www.autocon.eng.br/autonews/artigo.htm, acesso em agosto de 2007. [5] - Selees e Aplicaes de Motores Eltricos - Siemens, 2006. [6] - Elipse software: http://www.elipse.com.br/produtos, acesso em setembro de 2007. [7] - http://www.weg.com.br/index.htm , acesso em setembro de 2007. [8] - http://www.siemens.com.br, acesso em outubro de 2007. [9] - http://www.heading.com.br/conteudo/solucoes/funcao/funcoes.htm, acesso: em outubro de 2007. [10] - http://www.altus.com.br/, acesso em novembro de 2007. [11] - http://www.nivetec.com.br/htm/chnivelboiamagnetica.htm, acesso em novembro de 2007. [12] - http://www.eletrotec.pea.usp.br/files/15, acesso em novembro de 2007. [13] - Laboratrio da CLG Engenharia e Consultoria de Automao LTDA.

66

APNDICE I Fotos da montagem e simulaes: As Figuras 38 a 40 [13], mostram a montagem do (CLP) na bancada de testes, a conexo com o protoboard e da instalao do software Elipse-SCADA no computador.

Figura 38 - Foto do protoboard e CLP, na bancada de testes.

67

Figura 39 - Foto do Controlador Lgico Programvel, na bancada de testes.

Figura 40 - Foto do software Elipse-SCADA instalado no computador.

68

69

APNDICE II Sada grfica do software Mastertool:

Folhas de 70 - E-CLP.001 Principal; Folha 71 - Lista de Tags e descrio dos Operandos Entradas/Sadas;

Folha 72 - Lista de Tags e descrio dos Operandos Auxiliar; Folhas de 73 a 75 - Lista de Tags e descrio dos Operandos -

Memria;

Folhas 76 a 85 - E-CLP.001 Controle do Sistema de gua;

Folhas 86 e 87 - Referncia Cruzada de Operandos do Tipo Entrada/Sada;

Folhas 88 - Referncia Cruzada de Operandos do Tipo Auxiliar;

Folhas 89 a 95 - Referncia Cruzada de Operandos do Tipo Memria.

AGRADECIMENTOSRESUMOSUMRIO

LISTA DE FIGURASLISTA DE SMBOLOS E ABREVIATURASLISTA DE TABELAS CAPTULO 1 INTRODUO1.1 - MOTIVAO1.2 - OBJETIVOS DO PROJETO1.3 - ESCOPO DO PROJETO

CAPTULO 2 DESCRIO GERAL DO SISTEMA2.1- NVEL 0 EQUIPAMENTOS E INSTRUMENTOS DE CAMPO2.1.1 - Reservatrio inferior o principal, ele recebe a gua da rede externa, e normalmente instalado na garagem do prdio, seu controle monitorado atravs de sensores de nveis (bias). Para o reservatrio inferior foi previsto um nvel baixo (para inibir o acionamento da bomba, evitando assim que ela seja ligada sem ter gua no reservatrio inferior) e outro nvel alto (para evitar que o reservatrio transborde).

2.1.2 - Reservatrio superior Para o reservatrio superior foi previsto uma bia de nvel baixo (liga a bomba) e outra de nvel alto (desliga a bomba).

2.1.3 - Sensores de nveis (bias)2.1.4 - Motor Eltrico 2.1.5 - Bombas Hidrulicas 2.1.6 - Quadro de Comando Local (QCL) - Chave seletora: a opo de seleo para local/remoto, ser realizada atravs da chave seletora (43L/R), instalada na porta do quadro (QCL), com ao direta sobre o circuito de comando, tornando segura sua operao. - Desta forma, por ocasio de um problema qualquer na bomba1 possvel, de imediato, colocar em operao a bomba 2, com o simples acionamento da chave seletora correspondente. - Para verificao do sentido de giro (rotao) e tambm para procedimentos de testes, a opo local/remoto poder ser desejada. Para tanto se coloca a chave seletora na posio "local" e atravs das botoeiras "liga/desliga" efetua-se o acionamento local manual da bomba. Encerrados os testes e as verificaes desejadas, passa-se a chave seletora para a posio remota. - Sinalizao: cada motor (bomba) possui 2 (duas) lmpadas sinalizadoras no quadro (QCL), 1 (uma) lmpada verde que indica, bomba desligada e 1 (uma) vermelha, indica que o bomba ligada.

2.2- NVEL 1 - EQUIPAMENTOS DE AQUISIO E PROCESSAMENTO DE DADOS NA SALA DE CONTROLE OU PORTARIA DO PRDIO2.2.1- Hardware - Controlador Lgico Programvel (CLP)2.2.3 - Redes / Interligao

2.3- NVEL 2 - PLATAFORMA DE SUPERVISO E CONTROLE NA SALA DE CONTROLE OU PORTARIA DO PRDIO 2.3.1 - Descrio do programa supervisrio Elipse-SCADA

CAPTULO 3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO - IMPLEMEN-TAO E SIMULAO3.1 - IMPLEMENTAO DO NVEL 0 NO PROTOBOARD3.2 - IMPLEMENTAO DO NVEL 13.3 - IMPLEMENTAO DO NVEL 2

4 CONCLUSESREFERNCIAS BIBLIOGRAFIASAPNDICE IAPNDICE II