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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
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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.
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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
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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
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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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Linhas (RUNGS) 3, 4 e 5:
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
supervisrio, no h condies que impeam o operador de fechar a vlvula.
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Linhas (RUNGS) 8 e 9:
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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Linhas (RUNGS) 10 e 11:
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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Linhas (RUNGS) 12, 13 e 14:
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
supervisrio, no h condies que impeam o operador de fechar a vlvula.
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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Linhas (RUNGS) 15, 16 e 17:
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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Linhas (RUNGS) 18 e 19:
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
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