tp6_Intro_APSchneider___FEUPAutom[1]

5/17/2018 tp6_Intro_APSchneider___FEUPAutom[1] - slidepdf.com

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Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Disciplina Automação

Ramos Energia e Automação

Guião do trabalho prático TP6

Introdução ao

Autómato Programável

e comparação com o FEUPAutom

Armando Jorge Sousa – [email protected]

José António Faria – [email protected]



Automação, ramos Energia e Automação 2 / 18

1. OBJECTIVOS

Este trabalho prático tem os seguintes objectivos:

• Familiarização com a programação do Autómato Programável (AP) Schneider TSXMicro TSX 3721/2 e seu ambiente de desenvolvimento

• Comparação de características do AP com o FEUPAutom

• Familiarização das ligações eléctricas ao AP

2. PREPARAÇÃO

É necessário ler cuidadosamente o guião do trabalho prático e o seu anexo.

Obs.: No final da aula será necessário enviar ao docente o código produzido.

3. APRESENTAÇÃO DO AUTÓMATO PROGRAMÁVEL

3.1. Introdução

Na primeira parte da aula, vai tomar contacto com os autómatos programáveis dafamília TSX Micro e com o respectivo sistema de desenvolvimento de aplicações, através

de um pequeno exemplo de demonstração.Este exemplo, embora muito simples, permitir-lhe-á tomar contacto com asfuncionalidades fundamentais destes sistemas, habilitando-o a desenvolver o sistema decontrolo da porta automática.

Antes da aula, deve consultar a selecção do manual de programação do autómatoprogramável TSX Micro fornecida em Anexo, na qual são introduzidas as instruções queutilizará ao longo do trabalho prático.

Na parte final da aula, vai desenvolver o mesmo exmplo no FEUPAutom para podercomparar os dois sistemas.




3.2. APs da família TSX Micro

A gama TSX Micro da Schneider /Telemecanique é constituída por umconjunto de autómatos modulares (figura 1).

Cada autómato, além da fonte dealimentação e do CPU, dispõe de umconjunto de posições (canais) onde podemser instaladas módulos de entradas ou desaídas, conforme as necessidades de cadaaplicação.

O endereço das linhas de entrada/saída temo formato x.y , onde x é o número do canal ey o número da linha dentro desse canal(figura 1). Por exemplo, admitindo que nocanal 1 foi colocado um módulo de entradase no canal 5 um módulo de saídas:

• I1.4 designa a linha 4 do canal 1;

• I5.2 designa a linha 2 do canal 5.

Esta organização modular tem diversasvantagens mas principalmente permiteadequar o tipo e a quantidade de entradas esaídas ao projecto que se pretende controlarmantendo custos mínimos e sempre semmudar o CPU do AP.

Esta numeração de entradas e saídas já era utilizada no FEUPAutom.

3.3. Sistema de desenvolvimento do AP

Neste ponto são introduzidas as funcionalidades do sistema de desenvolvimento doautómato programável que permitem:

• Editar os programas;

• Inicializar os parâmetros dos temporizadores (modo, valor de pré-selecção, base detempo) e contadores (valor de pré-selecção);

• Definir símbolos (isto é, nomes lógicos associados a variáveis recursos do autómatocomo linhas de entrada/saída, temporizadores, contadores, etc.);

• Visualizar, no terminal do PC, o estado de variáveis internas do autómatoprogramável;

• Transferir programas entre o autómato e o PC (nos dois sentidos);

• Controlar a execução do programa do autómato (start = run, stop).

Para tomar contacto com estas funcionalidades, às quais recorrerá ao longo do trabalhoprático, começará por desenvolver um primeiro exemplo de aplicação. De seguida,

desenvolverá outros programas de aplicação que, embora elementares, lhe serão úteisem trabalhos futuros.

CPU

+

fonte

alimentação

c a n a l 1

c a n a l 2

c a n a l 4

c a n a l 3

c a n a l 5

c a n a l 6

Figura 1




3.4. Ligações eléctricas ao AP - Entradas

Comece por alimentar devidamente a carta de Entradas/Saídas que vai utilizar no seutrabalho ligando a alimentação (+24V), fio vermelho, no terminal 17 e a alimentaçãonegativa, fio preto, no terminal 18 – os fios referidos são os mostrados na figura 1 e o

esquema dos terminais do autómato está na figura 2.Seguidamente ligue um interruptor entre a alimentação (+24 Volts)e a linha de entrada I2, conforme representado na figura 3 – noteque as “bananas” encaixam umas nas outras.

terminal nº 3 (I1.2)

terminal nº 17 (24V)

interruptor

de teste

Figura 3

Atente na configuração das entradas (não altere nada):

Confirme o funcionamento do interruptor de teste verificando osinóptico do autómato.

Devido à configuração de “Sink” na carta entradas (ver figuras 2 e4), ligando +24V ao terminal nº 3, circulará uma corrente reduzida mas não nula naentrada I2 o que fará com que a variável associada, %Ix.2 assuma o valor de True (o “x”

diz respeito ao canal onde a carta foi colocada, exemplo I3.2).

Figura 4

Figura 5

+24 Vdc

0 Vdc

-24 Vdc-V

0V

+V

F o n t e

I0

I1

I2

I3

I4

I5

I6

I7

I8

I9

I10

I11

I12

I13

I14

I15

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

Q0

Q1

Q2

Q3

Q4

Q5

Q6

Q7

Q8

Q9

Q10

Q11

NC

+24VDC

0VDC

Figura 2




3.5. Ligações eléctricas ao AP – Saídas

Tal como mostrado na figura 2, a carta DMZ28DR do autómato tem saídas baseadas emrelés. Um relé é um aparelho electro-mecânico de controlo que comuta um interruptorquando passa corrente através de uma bobina magnética. A figura 6 mostra o princípio

de funcionamento de um relé. À esquerda temos a sua posição de descanso e à direita oseu estado activo. No estado de descanso (corrente nula), temos uma mola mecânica apuxar o contacto móvel para cima, ligando o pino A ao pino C. Algumas vezes o pino C éacessível mas não na carta DMZ28DR que está montada no autómato (mostrada na figura2). Na figura 5, ao centro, vemos que a passagem de corrente puxa o contacto móvelligando os pinos A a B. Não há ligação eléctrica entre o circuito de comando XY e ocircuito de potência AB, pelo que este componente é interessante para comutarcorrentes elevadas (que circulariam no circuito de potência AB) com total segurança eutilizando baixas tensões e baixas correntes no circuito de comando XY.

Fazendo corresponder a figura 6 à figura 2, o pino A poderia corresponder ao pino 20 e opino B poderia corresponder ao pino 21 e os pinos X e Y são internos ao Autómato.

Quando a saída Q0 está activa, por exemplo através de %Q4.0:=True, então Q0 fará comque passe a existir um curto circuito entre os terminais 20 e 21 da carta do autómato.

Da mesma forma, quando Q1 estiver ligado, os terminais 22 e 25 estarão curto

circuitados; quando Q2 estiver ligado, os terminais 23 e 25 estarão também curtocircuitados; quando Q1, Q2 e Q3 estiverem ligados simultaneamente, todos os terminais22, 23, 24 e 25 estarão curto circuitados entre si (sem qualquer relação eléctrica com osterminais 20 e 21, independentemente do estado de Q0).

• Utilize o material disponível para fazer ligações numa outra entrada e numa outrasaída à sua escolha, que deve utilizar de seguida.

• Estude possíveis utilizações e conclua acerca das limitações inerentes àmontagem da figura 2 para os relés Q1 a Q3, pinos 22 a 25.

I>0I=0X

A A

B

C C

B

Y X Y

20

21

22

23

24

25

Q0

Q1

Q2

Q3

Figura 6




4. Desenvolvimento AP Schneider e comparação FEUPAutom

4.1 Aplicação elementar para AP Schneider

O objectivo deste capítulo do guião é fazer uma aplicação de complexidade elementarpara o autómato e assim testar o seu ambiente de desenvolvimento.

Programa elementar:

%Q4.5 := %I3.3;

Este programa com uma única linha de código ST que põe a saída 5 igual à entrada 3. Senecessário, adeqúe os nomes das variáveis aos canais efectivamente utilizados no seuAutómato.

Utilize o procedimento descrito no Anexo A para programar o AP Schneider mas executeapenas os pontos a), b), f) e g) que dizem respeito à criação, edição, transferência eexecução da aplicação.

Teste o funcionamento deste programa elementar observando a saída e ligando edesligando o interruptor que deve acender e apagar o “LED” ao seu dispor. Confirmeainda no sinóptico do autómato (figura 5).

Nota: Este “LED” que lhe é fornecido já tem uma resistência em série e o conjunto éadequado a funcionar a 24V (mas só dá luz numa das direcções!)

Figura 7




4.2 Transporte de aplicação simples do FEUPAutom para AP Schneider

Crie no FEUPAutom uma pequena aplicação comas seguintes características:

• A entrada %I1.2 tenha o nome “comando”

• A saída %Q2.4 tenha o nome “resposta”

• Sempre que a entrada “comando” tenha umflanco ascendente, comuta o estado da saída“resposta”

• Verifique o correcto funcionamento da

aplicação no diagrama temporal e confronte-o com a figura 8.

Implemente estas mesmas funcionalidades no AP Schneider.

Recorra ao anexo A para o ajudar a criar esta aplicação que não necessita detemporizadores – pelo que não é necessário executar o ponto d).

Teste a aplicação utilizando o interruptor como entrada “comando” e a saída resposta

com o LED que lhe foi fornecido.

Teste ainda todas as funcionalidades do ambiente de desenvolvimento do AP incluindo acriação da tabela de símbolos e de uma tabela de animação.

Depois de estar conectado ao AP, experimente na tabela de animação forçar a saída“resposta” a 1 e depois a 0 para compreender estas funcionalidades.

Figura 8




4.3 Transporte de aplicação com temporizador FEUPAutom -> Schneider

No TP2 desta cadeira foi-lhe pedido no item “Programa Livre 4” para criar um programaque ligue uma saída “reposta” quando uma entrada “comando” estiver activa um tempo

superior a 1 segundo.

Uma possível solução para implementar este problema no FEUPAutom é a seguinte:

if RE comando then

timer.mode:=TOn;

timer.P:=10;

start timer;

end _if;

resposta := comando and timer.Q;

Para facilidade de consulta, no anexo B está o resumo das funcionalidades dos timers noAP Schneider.

• Crie uma aplicação para o AP Schneider que implemente esta funcionalidade.

• Teste a aplicação com o interruptor.




4.4 Comparação de desenvolvimento FEUPAutom e AP Schneider

Implementação no AP Schneider Implementação no FEUPAutom

Desenvolvimento o algoritmo a implementar Desenvolvimento o algoritmo a implementar

Início da sessão de trabalho

(incluindo configuração do hardware)

Início de um novo projecto

Criação da tabela de símbolos Associação de nomes às variáveis utilizadas

Parametrização de temporizadores(e eventualmente contadores)

Edição do programa Edição do programa

(inclui configuração dos temporizadores)

Criação da tabela de animação

Transferência para o AP, execução e testedo programa

Observação da tabela de animação

Execução e teste do programa

Debugging: execução ciclo a ciclo, traçadostemporais e exame de valores de variáveis

Correcção de erros do programa Correcção de erros do programa

Consulte ainda os anexos D e E para perceber a similaridade do ciclo de funcionamentode cada um dos sistemas.




5. Aplicações a desenvolver

5.1 Caderno de encargos 1 – obrigatórioConstrua um programa que inverta o actual estado da saída Qy.4 “resposta” sempre quea entrada Ix.2 “comando” estiver continuamente activa durante mais de dois segundos.Exemplo: se a entrada “comando” estiver continuamente activa, a saída “resposta”troca de estado a cada 2 segundos.

5.2 Caderno de encargos 2 - opcional

Explore adicionalmente os recursos do AP, em particular relativamente aos diversosmodos de funcionamento dos temporizadores e contadores.

A utilização de contadores está resumida no anexo C.

Crie um novo programa que a cada 4 activações da entrada “comando” active a saída“resposta” durante 1,5 segundos.

Utilize um contador do AP para contar o número de activações e um timporizador do APpara fazer a contagem dos 1,5 segundos mencionados.

5.3 Caderno de encargos 3 – opcional

Considere um programa que lida com uma entrada (nome da variável entr ) e com 3saídas (sai0, sai1, sai2)

• Quando o programa arranca, todas as saídas ficam activas

• Quando se activa entr , sai1 e sai2 passam a inactivas

• Quando entr esteve activa um tempo menor que 2 segundos, sai0 deve ser

activada (esta é uma activação “curta”)• Quando entrada esteve activa um tempo não menor que 2 segundos, activa-se

sai1

• Sempre que existirem 3 ou mais activações curtas seguidas de entr , então comutede estado a sai2

Implemente e teste este novo caderno de encargos no AP da Schneider primeiro e depoisno FEUPAutom.

Mapeie entr em Ix.2 e as saídas no seu respectivo número de Qy(.z).




7. Relatório obrigatório do final da aula

No final da aula, os alunos devem enviar ao docente, por E-mail, o código fonte STrelativo à implementação do caderno de encargos 1. É Obrigatório o E-Mail respeitar asseguintes regras:

• O título deve ser “[Auto] TP5_1 Tx Gy - Nomes1+Nomes2”

• O texto do EMail deve conter a turma, o grupo e o nome COMPLETO dos autoresdo trabalho.

• Deve-se seguir uma linha em branco

• O resto do email deve conter o código ST mencionado, com a opção devisualização de símbolos ligada (não endereços mas sim símbolos!)

Se tiver completado os cadernos de encargos opcionais, repita o procedimento comnovos EMails, com o subject [Auto] TP5_2 e [Auto] TP5_3

Obs: “x” representa o número da turma, “y” o número do grupo e “Nomes” representa oPrimeiro e Último nome dos autores do trabalho

Bom Trabalho ☺ !




Anexo A - Desenvolvimento de aplicações no AP Schneider

Para proceder à implementação de aplicações no AP Schneider com o programa PL7,deve executar as seguintes operações:

a) Início da sessão de trabalho – configurar hardware

b) Edição do programa

c) Criação da tabela de símbolos

d) Eventualmente fazer a parametrização de temporizadores e/ou contadores

e) Criação da tabela de animação

f) Transferência para o AP, execução e teste do programa

g) Correcção de erros do programa

Esta sequência de operações é detalhada de seguida.

a) Para iniciar a sessão de trabalho• arranque a sua estação de trabalho e inicie o software de programação Modicon

Telemecanique PL7 Junior V3.4

• crie um novo ficheiro em File New e especifique o autómato TSX Micro, oprocessador indicado na etiqueta lateral do autómato, a versão 3.3 (de firmware)e a opção “no grafcet”

Figura 9




• de seguida, no application browser , defina a configuração do hardware (verifiquequal é o processador do seu autómato e especifique a carta de I/O clickando sobre arespectiva posição na figura), de tal maneira que a figura represente o hardware –escolha o canal adequado para a sua carta DMZ28DR.

Figura 10

• ainda no application browser, seleccione Programs MAST Task Sections Create. Seleccione a linguagem ST atribua um nome à sua escolha à nova tarefa.

Figura 11

b) Para editar o programa

• após introduzir cada sequência de instruções, valide-a com Edit Confirm oupremindo ctrl+W ou utilizando o botão

• observe as mensagens de erro apresentados na barra de estado do programa

• faça as indentações com a tecla TAB

• grave frequentemente o projecto com File Save




c) Para criar a tabela de símbolos

• em Application Browser Variables, defina todos os símbolos que a aplicaçãoutiliza (ver os mapeamentos dos símbolos na tabela de animação da figura 5)

• para a atribuição de símbolos a linhas de entrada/saída seleccione I/O e orespectivo endereço do módulo

• na edição do programa pode alternar entre as vista de símbolos e endereços nomenu View -> Simbols e View -> Addresses

• para a atribuição de símbolos a temporizadores seleccione Predefined FB e,depois, TM

d) Se o programa utilizar Temporizadores e ou Contadores, é necessárioparametriza-los e para tal:

• também em Application / Variables, active a opção Parameters

• de seguida, defina os parâmetros dos temporizadores e contadores que vai utilizarno seu programa. Note que, na parte inferior da figura 5, pode-se ver a janela deconfiguração de temporizadores com os valores respectivos.

e) Para criar a tabela de animação• em Application Animation , complete a Tabela de animação com as variáveis

cujo valor pretende visualizar durante a execução do programa

• Quando existir conexão com o PLC (modo On-Line) esta tabela reflectirá osvalores das variáveis dentro do PLC




f) Para transferir o programa para o autómato

• transfira o programa do terminal de programação, isto é, da sua estação detrabalho para o autómato em PLC Transfer program

• estabeleça a ligação entre o terminal de programação e o autómato em PLC Connect (repare na alteração na barra de estados situada ao fundo do ecran)

g) Para executar o programa

• inicie a execução do programa no autómato em PLC / Run (repare na alteração nabarra de estados situada ao fundo do ecran e no sinóptico do autómato)

• visualize o estado das variáveis na tabela de animação e no editor

h) Para alterar o programa

• interrompa a execução do programa do PLC (Stop) e desligue o PLC da estação detrabalho (Disconnect)

• efectue as alterações ao programa

• transfira o novo programa para o PLC (Transfer Program)

• reestabeleça a ligação entre a estação de trabalho (Connect)

• reinicie a execução do programa do PLC (Run)

• para ver os nomes das variáveis seleccione View Symbols




Anexo B – Temporizadores no AP Schneider sob ST




Anexo C – Contadores no AP Schneider sob ST

Nota: O FEUPAutom não implementa contadores




Anexo D – Ciclo de execução do AP Schneider

Anexo E – Ciclo de execução do FEUPAutom

%I %I%Q

(Windows)

%QProcess.

Interno

Process.

Interno

Execução Script

Ciclo de execução N

Tempo entre ciclos FEUPAutom

Ciclo de execução N+1

Execução Script

- Fim dos anexos -

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