UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

ESCOLA POLITCNICA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

PROJETO DE GRADUAO

PROJETO DE UM SISTEMA DE AUTOMAO

DE UMA CLULA DE MANUFATURA UTILIZANDO

CLP SIEMENS S7-1200

DANIEL DOS SANTOS BOTELHO

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

JUNHO DE 2011

PROJETO DE UM SISTEMA DE AUTOMAO DE UMA CLULA DE MANUFATURA

UTILIZANDO CLP SIEMENS S7-1200

Daniel dos Santos Botelho

PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA

ELTRICA DA ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE

ENGENHEIRO ELETRICISTA.

Aprovado por:

_______________________________________

Prof. Marcos Vicente de Brito Moreira, D.Sc. (Orientador)

_______________________________________

Prof. Sergio Sami Hazan, Ph.D.

_______________________________________

Luiz Otvio Mazoni Andrade, B.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

JUNHO DE 2011

ii

AGRADECIMENTOS

A Deus, pois a Ele e para Ele so e sero toda a honra e toda a glria, referentes todas as

conquistas da minha vida.

minha me, Janete Russowsky, por me dar amor incondicional e orientao em todos os

momentos da minha vida. Voc a maior guerreira que eu j conheci. Com voc eu aprendi a lutar

pelos meus sonhos e essa vitria eu dedico a voc.

Aos meus irmos: Thiago Botelho, Marcos Vinicius Silva, e Matheus Botelho. Vocs so os

meus melhores amigos e me motivam a ser uma pessoa melhor.

minha famlia: Miguel Russowsky, Janete Russowsky, Thiago Botelho, e Marcos Vinicius

Silva. Vocs so a base das minhas conquistas.

minha av, Wilma Pereira dos Santos. Pois o seu amor e as suas oraes sempre me

ajudaram a suportar os momentos mais difceis durante esta caminhada. Obrigado pela sua

presena.

minha av, Jandira Botelho. Pois eu sei que as suas oraes a Deus me ajudaro por toda

a minha vida. (In Memorian)

famlia do meu pai: Paulo Elias Lima Botelho, Vivian Botelho, e Matheus Botelho. Obrigado

por tambm fazerem parte desta conquista.

Aos meus amigos da UFRJ: Ricardo Vianna, Vincius Carvalho, Leonardo Baptista, Wallace

Tayson dos Santos, Cesar Cedrola, Guilherme Vasconcellos, Rafael Peixoto, Raphael Baptista,

Lucas Velloso, Felipe Ribeiro, Peterson Nogueira, Beatriz Levy, Carolina Peleteiro, Frederico

Marques, Monique Alves, e Tiago Moraes. Sem vocs essa trajetria teria sido muito menos

prazerosa.

Ao meu professor, orientador, e amigo: Marcos Vicente de Brito Moreira. Pela excelente

orientao ao longo da universidade e por ter acreditado no meu potencial.

A todos os meus amigos e aqueles que contriburam direta ou indiretamente para que este

sonho fosse realizado.

iii

(...) em todas as coisas somos mais que

vencedores por meio daquele que nos amou (...)

Romanos 8:37

iv

CONTEDO

LISTA DE FIGURAS.................................................................................................................................... vi

LISTA DE TABELAS .................................................................................................................................. viii

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

2 FUNDAMENTOS TERICOS DE REDES DE PETRI .............................................................................. 3

2.1. Grafo de uma rede de Petri ......................................................................................................... 3

2.2. Marcao das redes de Petri ....................................................................................................... 4

2.3. Habilitao de uma transio ...................................................................................................... 5

2.4. Disparo de uma transio ........................................................................................................... 5

2.5. Equao de Estado e Matriz de Incidncia .................................................................................. 6

2.6. Redes de Petri Interpretadas para Controle (RPIC) ..................................................................... 9

2.7. Concluso .................................................................................................................................. 11

3 MTODO DE CONVERSO DE RPIC PARA LADDER ........................................................................ 12

3.1. Diagrama Ladder ....................................................................................................................... 12

3.1.1. Componentes Bsicos de um diagrama Ladder .................................................................... 12

3.1.2. Contatos ................................................................................................................................ 12

3.1.3. Contatos Scan Positive Signal Edge and Operand (tipo P) ................................................. 13

3.1.4. Contatos Scan Negative Signal Edge and Operand (tipo N) ............................................... 14

3.1.5. Bobinas .................................................................................................................................. 15

3.1.6. Temporizador TON (Time On Delay) ..................................................................................... 16

3.1.7. Blocos comparadores (CMP) ................................................................................................. 18

3.1.8. Blocos de operaes matemticas ........................................................................................ 19

3.1.9. Varredura de um diagrama Ladder ....................................................................................... 21

3.2. Mtodo de Converso ............................................................................................................... 21

3.2.1. Mdulo de Inicializao ......................................................................................................... 23

3.2.2. Mdulo de eventos ............................................................................................................... 24

3.2.3. Mdulo de condies para o disparo das transies ............................................................ 24

3.2.4. Mdulo da dinmica.............................................................................................................. 25

3.2.5. Mdulo das aes ................................................................................................................. 26

3.2.6. Observaes sobre o mtodo de converso ......................................................................... 27

3.3. Concluso .................................................................................................................................. 28

4 CONFIGURAO DO SOFTWARE - TUTORIAL ................................................................................ 29

4.1. Apresentao do Hardware ...................................................................................................... 29

v

4.2. Apresentao do Software ........................................................................................................ 29

4.3. Tutorial ...................................................................................................................................... 30

4.3.1. Iniciando um projeto ............................................................................................................. 30

4.3.2. Adicionando equipamentos (devices) ................................................................................... 30

4.3.2.1. Adicionando IHM (HMI device) ......................................................................................... 31

4.3.2.2. Adicionando CLP (PLC device) ........................................................................................... 33

4.3.2.3. Adicionando mdulo externo de sadas analgicas (AO1x12bits) .................................... 33

4.3.3. Configurando conexes da IHM (devices) ............................................................................. 35

4.3.4. Configurando Network (Ethernet Configuration) ................................................................. 35

4.3.4.1. IHM Network ..................................................................................................................... 36

4.3.4.2. PLC Network ...................................................................................................................... 38

4.3.5. TAGs de sistema .................................................................................................................... 39

4.3.5.1. Tipos de TAGs .................................................................................................................... 40

4.3.5.2. Endereos Mnemnicos .................................................................................................... 42

4.3.5.3. Endereamento de variveis (TAGs) na memria do controlador .................................... 43

4.3.5.4. Relacionando TAGs aos Endereos Mnemnicos ............................................................. 43

4.3.6. Criao de TAGs..................................................................................................................... 44

4.3.6.1. Criando TAGs no controlador (PLC Tags) .......................................................................... 44

4.3.6.2. Criando TAGs na IHM (HMI Tags) ...................................................................................... 48

4.3.7. Iniciando Programao do CLP .............................................................................................. 51

4.3.8. Iniciando Programao da IHM ............................................................................................. 53

4.3.9. Download do programa do CLP e da IHM ............................................................................. 57

4.4. Concluso .................................................................................................................................. 58

5 SISTEMA DE MANUFATURA .......................................................................................................... 60

5.1. Definies do sistema ............................................................................................................... 60

5.2. Funcionamento do Sistema ....................................................................................................... 62

5.3. Modelo em RPIC do sistema de manufatura ............................................................................ 63

5.4. Matrizes de Incidncia .............................................................................................................. 65

5.5. Converso da RPIC do sistema de manufatura em diagrama Ladder ....................................... 67

5.6. Programao do sistema na IHM KTP600 PN............................................................................ 67

5.7. Concluso .................................................................................................................................. 70

6 CONCLUSO .................................................................................................................................. 73

6.1. Sugestes e perspectivas futuras .............................................................................................. 73

APNDICE A DIAGRAMA LADDER ....................................................................................................... 76

vi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Rede de Petri: os lugares p1 e p2 possuem fichas, e o lugar p3 encontra-se vazio. .............. 4

Figura 2 Rede de Petri: as transies t1 e t2 esto habilitadas. ........................................................... 6

Figura 3 - Rede de Petri: a transio t1 encontra-se habilitada e a transio t2 no-habilitada. ........... 6

Figura 4 - Rede de Petri da figura 2 aps o disparo da transio t1. ...................................................... 7

Figura 5 - Rede de Petri da figura 2 aps o disparo da transio t2. ...................................................... 7

Figura 6 - Ilustrao do Fluxo de Dados em uma Rede de Petri Interpretada para Controle. .............. 10

Figura 7 - Rede de Petri Interpretada para Controle apresentada de forma genrica. ........................ 11

Figura 8 Contato normalmente aberto associado a uma varivel booleana. .................................... 13

Figura 9 Contato normalmente fechado associado a uma varivel booleana. .................................. 13

Figura 10 Contato tipo P associado varivel booleana I0.0. ............................................................ 14

Figura 11 Contato tipo N associado varivel booleana I0.0. ........................................................... 15

Figura 12 Bobina simples associada a uma varivel booleana. .......................................................... 15

Figura 13 Bobina SET associada a uma varivel booleana. ................................................................ 16

Figura 14 Bobina RESET associada a uma varivel booleana. ............................................................ 16

Figura 15 Bloco temporizador de um controlador SIEMENS. ............................................................ 17

Figura 16 Bloco comparador maior ou igual (>=) comparando duas variveis inteiras. .................... 19

Figura 17 - Bloco comparador menor ou igual (

vii

Figura 40 Configurao do IP e da mscara de sub-rede do CLP. ...................................................... 39

Figura 41 Exemplo de um sistema com duas variveis de entrada. .................................................. 40

Figura 42 Tela de Configurao de Equipamento do controlador SIEMENS. ..................................... 46

Figura 43 Visualizao das caractersticas dos canais do mdulo interno de entradas e sadas

analgicas do CLP SIEMENS................................................................................................................... 47

Figura 44 Tabela de TAGs do CLP Siemens. ........................................................................................ 48

Figura 45 Tabela de TAGs da IHM SIEMENS. ...................................................................................... 49

Figura 46 Associao de um TAG do controlador a um TAG da IHM. ................................................ 50

Figura 47 - Selecionando o TAG do CLP ao qual o TAG da IHM ser associado. ................................... 50

Figura 48 - Opo Program Blocks, utilizada para selecionar o bloco de programao do CLP. .......... 51

Figura 49 Blocos de programao dentro de Program Blocks. .......................................................... 52

Figura 50 Rung de programao dentro do bloco Main. ................................................................... 52

Figura 51 Conjunto de Instrues de operaes lgicas com bits. .................................................... 53

Figura 52 - Menu responsvel pela criao de telas da IHM e conexo da rede profibus. .................. 54

Figura 53 - Menu de Objetos direita do software de programao. .................................................. 55

Figura 54 - Insero de um objeto associado uma figura do sistema. ............................................... 56

Figura 55 - Insero de um boto de navegao na tela da IHM. ......................................................... 56

Figura 56 Atribuio da ao Activate Screen ao evento Clicar do mouse. ....................................... 57

Figura 57 Menu responsvel pelo download da configurao e da lgica do CLP e da IHM ............. 58

Figura 58 Sistema de Manufatura ...................................................................................................... 60

Figura 59 Rede de Petri interpretada para controle do sistema de manufatura ............................... 65

Figura 60 Rede de Petri interpretada para controle do sistema de manufatura simulada no

programa HPSIM. .................................................................................................................................. 65

Figura 61 Tela inicial Programa do sistema de manufatura. ........................................................... 68

Figura 62 Menu de Telas Programa do sistema de manufatura. .................................................... 69

Figura 63 - Tela da rede de Petri do sistema de manufatura. ............................................................... 69

Figura 64 Tela de descrio dos lugares parte 1 ............................................................................. 70

Figura 65 Tela de descrio dos lugares parte 2. ............................................................................ 71

Figura 66 - Tela de status do buffer. ..................................................................................................... 71

Figura 67 - Tela de informaes do projeto. ......................................................................................... 72

viii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Parmetros associados a um bloco temporizador do tipo TON de um controlador

SIEMENS. ............................................................................................................................................... 18

Tabela 2 Tabela de variveis do sistema de acionamento de uma lmpada atravs de um boto. . 22

Tabela 3 Receptividades associadas s transies. ............................................................................ 23

Tabela 4 Aes e estados associados aos lugares. ............................................................................. 23

Tabela 5 Tipos de Variveis de sistemas de Automao SIEMENS. ................................................... 41

Tabela 6 Estrutura de Endereos Mnemnicos dos sistemas de Automao SIEMENS. ................... 42

Tabela 7 Endereamento e numerao das variveis do sistema de Automao SIEMENS. ............ 44

Tabela 8 Variveis associadas s Mquinas do sistema de manufatura. ........................................... 61

Tabela 9 Variveis associadas aos braos robticos do sistema de manufatura. .............................. 61

Tabela 10 Variveis associadas ao espao de trabalho. ..................................................................... 62

Tabela 11 Receptividades associadas s transies ........................................................................... 64

Tabela 12 Aes e estados associados aos lugares ............................................................................ 64

1

1 INTRODUO

O avano da indstria mundial e a grande influncia dos processos industriais na economia

global impulsionaram altos investimentos tecnolgicos nas reas de controle e automao. Para que

a indstria cresa necessrio otimiz-la, e para isso necessrio ter o controle total das

informaes sobre o processo que ocorre na planta industrial. Muitas dessas informaes so

bastante especficas e de difcil acesso fsico, o que demanda a aplicao de uma tecnologia prpria.

Para atender ao seu prprio crescimento a indstria inseriu em seu processo os controladores

lgico-programveis (CLPs), que permitiram a automatizao das linhas de produo aumentando a

eficincia e o acesso a determinados parmetros com alta exatido. Com a modernizao da

indstria, os CLPs passaram a definir todos os parmetros das linhas de produo, proporcionando

ao operador total controle da lgica de processo.

Desta forma, tornou-se tambm necessrio criar sistemas computacionais avanados

capazes de programar estes controladores e de viabilizar a sua comunicao com os equipamentos

presentes na indstria.

Neste trabalho apresentada a automao de uma clula de manufatura composta por duas

mquinas, dois braos robticos, e um buffer, que funciona como um espao de trabalho de

capacidade limitada.

A automao dessa clula de manufatura feita atravs do CLP Siemens S7-1200, que se

comunica com uma IHM, isto , uma interface homem-mquina, modelo KTP600, tambm Siemens,

via Ethernet com protocolo profibus. A automao do sistema feita desde a modelagem da lgica do

sistema utilizando-se redes de Petri, at a sua simulao e implementao.

A implementao do sistema de automao foi feita utilizando-se os equipamentos presentes

na bancada do Laboratrio de Controle e Automao do Departamento de Engenharia Eltrica da

Universidade Federal do Rio de Janeiro. A programao do controlador e da IHM, assim como a

configurao da rede de profibus, foi feita atravs do software de configurao e programao Totally

Integrated Automation Portal V10 da Siemens. A utilizao do software de automao Siemens

apresentada em formato de tutorial ao longo do trabalho.

2

Este trabalho est estruturado da seguinte maneira: no captulo 2 so apresentados os

conceitos bsicos de redes de Petri e redes de Petri interpretadas para controle. No captulo 3 so

apresentadas as instrues bsicas para a programao do CLP Siemens S7-1200 e o mtodo de

converso de redes de Petri interpretadas para controle em diagrama Ladder. No captulo 4 a

configurao da rede profibus e a programao do CLP e da IHM so apresentadas em forma de

tutorial. No captulo 5 so apresentadas a modelagem e integrao do sistema de automao da

clula de manufatura e, finalmente, no captulo 6 so apresentadas as concluses e as sugestes

para trabalhos futuros.

3

2 FUNDAMENTOS TERICOS DE REDES DE PETRI

No captulo so apresentadas as principais caractersticas e funcionalidades das Redes de

Petri. Uma rede de Petri um grafo orientado bipartido [1], ou seja, possuindo dois tipos de vrtices

que nunca so ligados entre si. Em outras palavras, uma rede de Petri um dispositivo que manipula

eventos respeitando regras bem definidas [2].

2.1. Grafo de uma rede de Petri

O processo de definio de uma rede de Petri pode ser dividido em duas partes. A primeira,

na qual definimos o grafo da Rede de Petri, tambm chamado de estrutura da rede de Petri; e a

segunda, na qual adicionamos ao grafo um estado inicial, um conjunto de estados marcados e uma

funo de transio, o que resulta no modelo completo da rede de Petri.

Definio 1: Um grafo de uma rede de Petri uma quntupla:

(P, T, Pre, Pos, ),

em que P, definido por P={p1, p2,...,pn} onde n N*, um conjunto finito, no vazio, de objetos chamados de lugares; T, definido por T={t1, t2,...,tm} onde m N*, um conjunto finito, no vazio, de objetos chamados de transies; Pre, definido por Pre PT, um conjunto de relaes de entrada que ligam os lugares (P) s transies (T); Pos, definido por Pos TP, um conjunto de relaes de sada que ligam as transies (T) aos lugares (P); e , definido por :(PT)(TP) , uma funo que atribui uma peso maior do que zero a cada arco da rede de Petri, e zero para (pi, tj) Pre e (tj, pi) Pos. Os arcos, que ligam o lugar pi transio tj representam os elementos do conjunto Pre.

Assim, se existe um arco saindo do lugar pi em direo transio tj, temos que

(pi, tj) Pre. Os arcos, que ligam a transio tj ao lugar pi representam os elementos do conjunto Pos.

Assim, se existe um arco saindo da transio tj para o lugar pi, temos que

(tj, pi) Pos.

4

Se todos os arcos possurem peso igual a 1 (um) a rede de Petri chamada ordinria.

Analogamente, se existir ao menos um arco cujo peso for maior que 1 (um), a rede chamada de

rede de Petri generalizada.

Por conveno, uma rede de Petri possui uma representao grfica, de forma que os

lugares so representados por crculos, as transies por barras, e as relaes por arcos orientados

com peso dado pela funo .

2.2. Marcao das redes de Petri

Definio 2: Uma rede de Petri uma sxtupla N=(P, T, Pre, Pos, , ), em que (P, T, Pre, Pos, ) um grafo de uma rede de Petri, e = [ () () () ()], onde n o nmero de lugares existentes na rede de Petri, um vetor coluna que indica a marcao do conjunto de lugares de N.

Em relao ao vetor coluna , cada elemento () representa o nmero de fichas presentes no lugar pi.

A marcao de uma Rede de Petri uma funo : . Representa-se graficamente esta funo inserindo elementos chamados de fichas dentro dos lugares da rede de Petri. Assim, um lugar pode ser marcado (quando este possui uma ou mais fichas) ou no marcado (quando este est

vazio).

Na rede de Petri da figura 1 podemos visualizar um exemplo de marcao, de forma que

nesta rede os lugares 1 e 2 so marcados por duas fichas e uma ficha, respectivamente, enquanto o

lugar 3 se encontra vazio.

Figura 1 Rede de Petri: os lugares p1 e p2 possuem fichas, e o lugar p3 encontra-se vazio.

5

A marcao inicial de uma rede de Petri pode ser indicada por um vetor coluna 0 . Para a rede de Petri da figura 1, considerando-se que o estado atual da mesma represente seu estado

inicial, seu vetor 0 pode ser representado por: 0 = [2 1 0].

2.3. Habilitao de uma transio

Uma transio tj dita habilitada se e somente se todos os lugares de entrada (lugares pi tal

que (pi, tj) Pre) possurem no mnimo um nmero de fichas maior ou igual ao peso dos arcos que os ligam a esta transio.

Na rede de Petri presente na figura 2, podemos visualizar que de acordo com a sua

marcao, encontram-se habilitadas as transies t1 e t2. Na rede de Petri da figura 3, por sua vez,

podemos visualizar que de acordo com a sua marcao, a transio t1 encontra-se habilitada

enquanto t2 encontra-se no-habilitada.

2.4. Disparo de uma transio

Uma transio tj pode ser disparada se e somente se esta estiver habilitada. As

consequncias do disparo de uma transio (sempre considerado instantneo) podem ser

destacadas da seguinte forma:

Deve ser retirado dos lugares de entrada de tj, um nmero de fichas igual ao peso respectivo

dos arcos que ligam esses transio tj.

Deve ser depositado um nmero de fichas igual ao peso respectivo dos arcos que ligam a

transio tj aos seus lugares de sada.

Como pode ser observado atravs das consequncias listadas acima, quando uma transio

tj disparada pode ocorrer a mudana da marcao da rede de Petri. Considerando-se que a rede de

Petri representada na figura 2 possui marcao inicial 0 = [3 1 1 0 0], ento as transies t1 e t2 esto inicialmente habilitadas e o disparo de uma dessas transies atribui rede de Petri uma nova

6

marcao . Nas figuras 4 e 5, as consequncias dos disparos das transies t1 e t2, respectivamente, podem ser visualizadas, assim como a mudana da marcao da rede de Petri.

Figura 2 Rede de Petri: as transies t1 e t2 esto habilitadas.

Figura 3 - Rede de Petri: a transio t1 encontra-se habilitada e a transio t2 no-habilitada.

2.5. Equao de Estado e Matriz de Incidncia

O estado atual de uma rede de Petri representado pela marcao da mesma. Assim, uma

mudana na marcao de uma rede de Petri representa uma mudana em seu estado. Na seo 2.4

foi apresentado um exemplo de rede de Petri cuja marcao foi modificada mediante o disparo de

uma determinada transio.

A matriz de incidncia A de uma rede de Petri composta de n linhas e m colunas, que

representam, respectivamente, o nmero de lugares e o nmero de transies de uma rede de Petri.

Assim, podemos definir cada elemento desta matriz A, da seguinte forma:

7

, = !"# , $ !" , # $, em que !"# , $ representa o peso do arco que liga a j-sima transio ao i-simo lugar, e !" , # $ representa o peso do arco que liga o i-simo lugar j-sima transio.

Figura 4 - Rede de Petri da figura 2 aps o disparo da transio t1.

Figura 5 - Rede de Petri da figura 2 aps o disparo da transio t2.

A partir da figura 1 temos que a matriz de incidncia da rede de Petri representada da

seguinte forma:

& = '1 0 1 1+1 1 0 00 +1 +1 +1). A matriz de incidncia de uma rede de Petri tambm pode ser apresentada como o resultado

de uma operao matemtica entre a matriz de incidncia de entrada, Ain, e a matriz de incidncia de

sada, Aout. Assim, podemos dizer que a matriz de incidncia A, n x m, dada por:

8

A = Aout Ain,

em que Ain = [ ], com = !" , # $, a matriz de incidncia de entrada, e Aout = [ *+,], com *+, = !"# , $, a matriz de incidncia de sada. A equao de estado define, de forma algbrica, a marcao que uma rede de Petri vai

possuir aps o disparo de uma transio. Essa definio deve ser feita a partir do estado atual da

rede de Petri e da sua matriz de incidncia A. A equao de estado representada na equao 2.1. = + & -, (2.1)

sendo o estado alcanado a partir de aps o disparo de uma transio tj e - = [0 0 1 0 0], um vetor coluna de dimenso m, sendo m o nmero de transies da rede de Petri, e o nico 1

aparecendo na j-sima posio, para indicar que a j-sima transio est sendo disparada.

Considere, agora, o estado inicial da rede de Petri da figura 1, 0 = [2 1 0]. Caso se queira saber o estado seguinte dessa rede de Petri mediante o disparo da transio t1, devemos compor o

vetor - de modo a representar na equao de estado o disparo da transio t1: - = [1 0 0 0].

Substituindo-se os valores atribudos s variveis , - e A, na equao de estado, temos que:

= [1 2 0]. O estado alcanado, representado pelo vetor coluna , indica que a partir de um estado definido pela marcao inicial 0 = [2 1 0], a rede de Petri representada pela matriz de incidncia A, mediante o disparo da transio t1, apresentar a marcao = [1 2 0] .

9

2.6. Redes de Petri Interpretadas para Controle (RPIC)

At agora, neste trabalho, foram apresentadas as redes de Petri ordinrias. Essas redes so

bastante empregadas na modelagem de sistemas a eventos discretos, porm possuem limitaes

quando se deseja modelar os controladores desses mesmos sistemas.

As redes de Petri Interpretadas para Controle (RPIC) possuem uma estrutura que permite a

modelagem do controlador de sistemas industriais. Assim, a RPIC considera algumas condies

impostas por eventos externos rede, alm das condies normais de habilitao de uma dada

transio que foram apresentadas na subseo 2.3.

Definio 3: Uma rede de Petri Interpretada para controle uma undcupla:

= (, ., /0, 12, !, , 3, 4, 5, 6, 7) em que (P, T, Pre, Pos, , x) uma rede de Petri segura, ou seja, todos os lugares devem ter no

mximo uma nica ficha para todos os estados alcanveis da rede de Petri; T= T0 8 TD , em que T0 o conjunto de transies no temporizadas e TD o conjunto de transies temporizadas; E= {ej : tj

T0}, e C={cj : tj T0} so os conjuntos de eventos e de condies, respectivamente, associados s transies no temporizadas de T0; D = {dj 9: tj TD} o conjunto de atrasos de disparo associados s transies temporizadas de TD; e O e Q so, respectivamente, os conjuntos das operaes e

aes booleanas ou impulsionais associados aos lugares.

Note que na Definio 3 supomos que toda transio no-temporizada possui uma condio

associada mesma. Se a condio cj associada a tj no explicitamente especificada, cj = 1, isto , a

condio lgica cj verdadeira. Alm disso, se o evento ej no explicitamente especificado, ej = e, o

evento que sempre ocorre. Assim, de acordo com a Definio 3, todas as transies de T0 possuem

expresses booleanas associadas a estas. Essas expresses podem ser escritas como Rj = cj ej para j={1,...,m}, em que Rj chamada de receptividade da transio tj.

importante ressaltar que algumas RPIC na literatura utilizam trs tipos diferentes de arcos:

arcos simples, arcos habilitadores, e arcos inibidores. Arcos simples so definidos de lugares para

10

transies e de transies para lugares, enquanto os arcos habilitadores e os arcos inibidores so

definidos somente de lugares para transies.

Os arcos habilitadores possuem as mesmas caractersticas de um lao entre o lugar e a

transio, isto , ele habilita a transio quando o nmero de fichas no lugar de entrada maior do

que o peso dos arcos habilitadores, porm o lugar de entrada no perde fichas mediante o disparo da

transio.

Os arcos inibidores, por outro lado, possuem uma aplicao diferente dos arcos habilitadores.

Quando o nmero de fichas no lugar de entrada maior que o peso do arco inibidor, a transio no

habilitada. Embora arcos inibidores no sejam definidos pelo controlador da rede de Petri descrita

neste trabalho, o procedimento de converso de uma rede de Petri para a linguagem Ladder, que

ser descrito no captulo 3, pode ser utilizado nestes casos apenas com uma pequena modificao

na matriz de incidncia de entrada da Rede de Petri.

As redes de Petri Interpretadas para Controle possuem duas partes distintas chamadas de

parte de processamento de dados e parte de controle. Na figura 6 podemos visualizar o fluxo de

dados em uma rede de Petri Interpretada para Controle, bem como as suas partes discriminadas.

Figura 6 - Ilustrao do Fluxo de Dados em uma Rede de Petri Interpretada para Controle.

11

Na parte de processamento de dados so feitas operaes atravs das ordens de operao

1 recebidas do controlador a eventos discretos, em seguida esta envia informaes ao controlador relacionadas s condies internas associadas aos dados processados ; para o mesmo. Na figura 7 uma representao de um lugar e uma transio genrica de uma RPIC

apresentada. A transio tj ir disparar caso esteja habilitada e a condio cj seja verdadeira, quando

o evento ej ocorrer.

Figura 7 - Rede de Petri Interpretada para Controle apresentada de forma genrica.

Ainda na figura 7, quando uma ficha depositada no lugar pi, uma ao booleana Oi

iniciada e uma operao Qi realizada. Vale a pena ressaltar que a operao booleana continuada

caso uma ficha permanea no lugar pi.

2.7. Concluso

Neste captulo vimos as principais definies tericas sobre redes de Petri. Essas definies

nos orientam a trabalhar com esta forma de modelagem e conhecer as suas principais caractersticas.

Atravs das equaes de estado vimos que podemos determinar o estado futuro de um

sistema modelado por uma rede de Petri mediante o disparo de uma determinada transio. Este

estado definido pelo vetor de estados, que caracteriza o estado futuro do sistema, a partir do vetor

de estados atual e da matriz de incidncia da rede de Petri.

Vimos tambm uma nova definio de redes de Petri, chamadas de redes de Petri

Interpretadas para Controle. Esse tipo de rede de Petri apropriado para descrever o funcionamento

de sistemas de controle que recebem sinais associados a eventos externos, que o caso de

sistemas industriais controlados por CLPs [3].

12

3 MTODO DE CONVERSO DE RPIC PARA LADDER

Os controladores lgico-programveis (CLPs) so equipamentos utilizados na indstria e que

trocam dados com os demais equipamentos presentes na planta industrial, utilizando sinais eltricos

especficos para redes de automao. A frequncia com que esses controladores acessam os

equipamentos de campo e utilizam ou editam as suas informaes so especificadas atravs da

lgica de controle.

Neste captulo ser apresentada uma linguagem de programao de CLPs chamada de

diagrama Ladder, bem como seus componentes principais e, em seguida, ser apresentado um

mtodo de converso de redes de Petri Interpretadas para Controle para diagramas Ladder. O

mtodo de converso aqui apresentado baseado no mtodo de Moreira, Botelho & Basilio (2009)

[4].

3.1. Diagrama Ladder

A norma tcnica internacional IEC 61131-3 define que os fabricantes de controladores

industriais devem disponibilizar, no mnimo, uma das 5 linguagens permitidas na norma para que os

usurios possam program-los. So elas: Diagrama Ladder (LD), Blocos de Funes (FB), Texto

Estruturado (ST), Sequencial Function Chart (SFC), e Lista de Instrues (IL). Entre as 5 linguagens

apresentadas, a mais comum o diagrama Ladder.

3.1.1. Componentes Bsicos de um diagrama Ladder

O diagrama Ladder uma linguagem simblica que utiliza contatos, bobinas, temporizadores,

contadores, instrues de comparao, instrues de clculos matemticos elementares, e instrues

de clculos matemticos complexos. Neste trabalho iremos nos limitar utilizao de somente alguns

dentre os componentes citados.

3.1.2. Contatos

Um dos principais componentes de um diagrama Ladder so os contatos. Os contatos representam

variveis digitais e so divididos em dois tipos: contatos normalmente abertos e contatos

normalmente fechados.

13

Os contatos normalmente abertos so fechados quando a varivel booleana associada a este

possui valor lgico verdadeiro, ou igual a 1 (um). De forma anloga, esses contatos so abertos

quando a varivel booleana associada possui valor lgico falso, ou igual a 0 (zero). Na figura 8

podemos visualizar um contato normalmente aberto associado varivel booleana I0.0.

Figura 8 Contato normalmente aberto associado a uma varivel booleana.

Os contatos normalmente fechados trabalham de forma contrria aos contatos normalmente

abertos. Os contatos normalmente fechados so fechados quando a varivel booleana associada a

este possui valor lgico falso, ou igual a 0 (zero). De forma anloga, esses contatos so abertos

quando a varivel booleana associada possui valor lgico verdadeiro, ou igual a 1 (um). Na figura 9

podemos visualizar um contato normalmente fechado associado varivel booleana I0.0.

Figura 9 Contato normalmente fechado associado a uma varivel booleana.

3.1.3. Contatos Scan Positive Signal Edge and Operand (tipo P)

O contato Scan Positive Signal Edge and Operand (ou contato tipo P) um tipo especial de

contato, utilizado para detectar a subida de uma determinada varivel booleana. Este contato

funciona de maneira anloga a um contato normalmente aberto, s que ao invs de fechar quando a

varivel associada apresenta valor lgico igual a 1, esse contato fecha somente durante o ciclo de

varredura imediatamente aps a subida da varivel booleana associada, ou seja, da sua passagem

de 0 para 1. Durante o segundo ciclo de varredura aps a subida da varivel booleana associada, o

contato abre, pois nenhuma mudana positiva de estado lgico detectada.

14

Os contatos tipo P em controladores Siemens possuem duas variveis associadas. A primeira

varivel, posicionada acima do contato, a varivel a qual se deseja detectar a mudana positiva de

estado lgico, e a segunda varivel, posicionada abaixo do contato, a varivel que armazena o

valor da primeira varivel durante o ltimo ciclo de varredura do programa do controlador. O contato

tipo P detecta a subida da primeira varivel associada comparando-a ao valor da segunda varivel

associada, ou seja, o contato compara seu valor atual com o seu valor durante a ltima varredura. A

partir dessa comparao, caso a subida do valor lgico seja detectada, o contato fecha, caso

contrrio, o contato abre.

Para ilustrar o funcionamento do contato Scan Positive Signal Edge, na figura 10, podemos

visualizar um contato tipo P que seta a varivel booleana 3 mediante a subida da varivel associada

I0.0. Note ainda que o valor da varivel booleana 1, durante o ltimo ciclo de varredura,

armazenado na varivel booleana 2.

Figura 10 Contato tipo P associado varivel booleana I0.0.

3.1.4. Contatos Scan Negative Signal Edge and Operand (tipo N)

O contato Scan Negative Signal Edge and Operand (ou contato tipo N) um tipo especial de

contato, utilizado para detectar a descida de uma determinada varivel booleana. Este contato

funciona de maneira anloga ao contato tipo P, s que ao invs de fechar na subida lgica da varivel

associada, esse contato fecha na descida da varivel booleana associada, ou seja, da sua passagem

de 1 para 0.

Para ilustrar o funcionamento do contato Scan Negative Signal Edge, na figura 11, podemos

visualizar um contato tipo N que energiza a bobina SET associada varivel booleana 3 mediante a

descida da varivel associada I0.0.

15

Figura 11 Contato tipo N associado varivel booleana I0.0.

3.1.5. Bobinas

As bobinas so componentes fundamentais de um diagrama Ladder. Esses componentes

possuem a funo de atualizar informaes de sada, isto , dependendo da lgica que antecede as

bobinas no diagrama Ladder, estas modificam o estado lgico de variveis booleanas de acordo com

o seu tipo. As bobinas podem ser de trs tipos diferentes: bobina simples, bobina SET, bobina de

RESET.

As bobinas simples modificam para verdadeiro, instantaneamente, o estado lgico da varivel

booleana qual encontra-se associada, caso a lgica que a antecede possua valor lgico verdadeiro.

Caso a lgica que antecede esta bobina torne-se falsa, isto , assuma valor lgico igual a zero, esta

desenergizada e a varivel booleana qual encontra-se associada assume imediatamente valor

lgico falso, ou seja, 0 (zero). Na figura 12 podemos visualizar uma bobina simples associada

varivel booleana I0.0.

Figura 12 Bobina simples associada a uma varivel booleana.

A bobina SET atualiza e retm o valor lgico da varivel booleana associada a ela em

verdadeiro, ou seja 1. O valor da varivel booleana associada bobina SET recebe o valor 1 quando

a lgica que antecede a bobina torna-se verdadeira. Caso a lgica que antecede a bobina SET

modifique o seu valor lgico de verdadeiro para falso, a varivel de sada, qual esta encontra-se

16

associada, permanece com seu valor lgico igual a 1. Isso ocorre pois as bobinas SET so retentores

de informao lgica de sada. Aps ser setado em verdadeito, o valor lgico da varivel de sada

s se tornar falso caso, em alguma outra linha do diagrama Ladder, exista uma bobina de RESET

associada mesma varivel booleana sendo energizada. Na figura 13 podemos visualizar uma

bobina SET associada varivel booleana I0.0.

Figura 13 Bobina SET associada a uma varivel booleana.

A bobina RESET atualiza e retm o valor lgico da varivel booleana associada a ela em

falso, ou igual a 0. Isso ocorre quando a lgica que antecede a bobina RESET possui valor lgico

verdadeiro. Caso a lgica que antecede a bobina RESET modifique o seu valor lgico de verdadeiro

para falso, a varivel de sada, qual esta encontra-se associada, permanece com seu valor lgico

igual a 0. Isso ocorre, pois as bobinas RESET so retentores de informao lgica de sada. Aps ser

ressetado em falso, o valor lgico da varivel de sada s se tornar verdadeiro caso, em alguma

outra linha do diagrama Ladder, exista uma bobina de SET associada mesma varivel booleana

sendo energizada. Na figura 14 podemos visualizar uma bobina RESET associada a uma varivel

booleana.

Figura 14 Bobina RESET associada a uma varivel booleana.

3.1.6. Temporizador TON (Time On Delay)

Os temporizadores so blocos de funes muito utilizados em automao de processos.

Existem diversos tipos de temporizadores, que podem atuar de variadas formas na lgica de

processo. Neste trabalho, utilizaremos somente o temporizador do tipo TON (Time On Delay).

17

A quantidade de variveis envolvidas na lgica de um temporizador do tipo TON, bem como

as suas funes e nomenclaturas, varia de acordo com o fabricante do CLP no qual ser programada

a lgica do processo. Neste trabalho, descrevemos um sistema de manufatura controlado por

equipamentos SIEMENS, e por motivos didticos, descreveremos as variveis associadas ao

temporizador do tipo TON de controladores Siemens, embora sua lgica geral de funcionamento seja

similar lgica dos demais fabricantes.

Um bloco temporizador TON (Time on Delay), como o prprio nome em ingls nos indica,

um bloco que adiciona um atraso. O bloco TON adiciona um atraso em milissegundos igual ao valor

pr-configurado dentro do bloco, condio lgica que o antecede. No caso do bloco temporizador

de controladores SIEMENS, o valor deste atraso, chamado de PRESET, encontra-se armazenado na

varivel PT.

Quando o temporizador verifica em sua entrada a borda de subida de um sinal, o tempo de

atraso inicia sua contagem a partir de zero, e quando este tempo chega ao valor armazenado na

varivel PT, a sada do temporizador passa a possuir valor lgico verdadeiro, ou seja 1. Na figura 15,

possvel visualizar um bloco temporizador TON de um controlador SIEMENS.

Figura 15 Bloco temporizador de um controlador SIEMENS.

As variveis associadas aos parmetros de um bloco temporizador de um controlador

SIEMENS, so PT, ET, IN, e Q. As descries de cada um desses parmetros podem ser

visualizadas na tabela 1.

Caso o valor de IN torne-se falso antes que o tempo percorrido ET alcance o valor

armazenado PT, o valor de ET zerado e uma nova contagem de tempo iniciada quando o valor de

IN tornar-se novamente igual a 1. Isso ocorre, pois o temporizador do tipo TON no um bloco

18

temporizador retentivo, ou seja, ele no retm o valor do parmetro ET mediante a descida do seu

sinal lgico de entrada IN.

Tabela 1 Parmetros associados a um bloco temporizador do tipo TON de um controlador SIEMENS.

Parmetros Tipo de Varivel Descrio

IN Booleana Sinal Lgico na entrada do

bloco temporizador TON

PT Inteira Tempo de atraso

Q Booleana Sada atrasada pelo bloco TON

por um tempo igual a PT

ET Inteira Tempo percorrido

3.1.7. Blocos comparadores (CMP)

Os blocos comparadores possuem a funo de comparar dois valores de variveis analgicas

e podem ser dos seguintes tipos: comparador de igualdade (==), comparador de desigualdade (),

comparador maior que (>), comparador menor que (=), e comparador

menor ou igual (= Varivel Inteira 2) possua valor lgico

verdadeiro, a sada do bloco habilitada.

19

Figura 16 Bloco comparador maior ou igual (>=) comparando duas variveis inteiras.

O bloco comparador menor ou igual (

20

O bloco de adio (ADD) tem a funo de adicionar duas variveis analgicas associadas a

este e de armazenar o resultado da adio em uma terceira varivel. Assim, quando a entrada EN do

bloco possui valor lgico verdadeiro, o bloco executa a operao de adio, caso contrrio, a

operao no acontece. Na figura 18 podemos visualizar o bloco de adio (ADD) associado a trs

variveis inteiras. O clculo do bloco da figura 18 pode ser representado pela equao (Varivel

Inteira 3 = Varivel Inteira 1 + Varivel Inteira 2).

Figura 18 Bloco de adio (ADD) que adiciona duas variveis inteiras e armazena o resultado em uma terceira varivel.

O bloco de subtrao (SUB) tem a funo de subtrair duas variveis e armazenar o resultado

da subtrao em uma terceira varivel. Assim, quando a entrada EN do bloco possui valor lgico

verdadeiro, o bloco executa a operao de subtrao, caso contrrio, a operao no acontece. Na

figura 19 podemos visualizar o bloco de subtrao (SUB) associado a trs variveis inteiras. O clculo

do bloco da figura 19 pode ser representado pela equao (Varivel Inteira 3 = Varivel Inteira 1 -

Varivel Inteira 2).

Figura 19 Bloco de subtrao (SUB) que subtrai duas variveis inteiras e armazena o resultado em uma terceira varivel.

21

3.1.9. Varredura de um diagrama Ladder

O diagrama Ladder uma linguagem de programao, e como toda linguagem de

programao, ele possui um critrio de varredura, isto , uma forma com que o cdigo ser lido pelo

processador e executado utilizando os recursos fsicos e de memria do controlador.

A varredura do diagrama Ladder ocorre de cima para baixo e da esquerda para a direita. O

diagrama estruturado por linhas, chamadas tambm de rungs, que so percorridas por correntes

eltricas imaginrias no sentido e direo da varredura do programa. O fluxo da corrente imaginria

pode ser interrompido pelo estado lgico dos contatos e blocos existentes ao longo do diagrama, de

modo que se o estado lgico do contato for verdadeiro, a corrente passa, e quando o estado lgico

falso a corrente interrompida.

Na figura 20 a varredura do diagrama Ladder ilustrada, atravs de setas, em uma linha de

programa do controlador SIEMENS.

Figura 20 Varredura de um diagrama Ladder de um controlador SIEMENS ilustrada por setas.

3.2. Mtodo de Converso

Aps apresentar os principais componentes de um diagrama Ladder na subseo 3.1, e as

principais caractersticas de redes de Petri Interpretadas para Controle no captulo 2, podemos

entender o mtodo de converso de RPIC para Ladder.

O mtodo de converso de RPIC para Ladder proposto em Moreira, Botelho & Basilio (2009),

dividido em 5 mdulos: mdulo de inicializao, mdulo de eventos, mdulo de condies para o

disparo das transies, mdulo da dinmica da rede de Petri, e mdulo das aes.

22

Para entendermos o mtodo de converso, utilizaremos um exemplo simples e didtico de

rede de Petri interpretada para controle. A RPIC do exemplo apresentado na figura 21 representa o

funcionamento de um sistema formado por um boto, uma chave automtica, e uma lmpada.

Figura 21 Sistema de acionamento de uma lmpada atravs de um boto.

O objetivo do sistema controlar o estado de uma lmpada atravs do acionamento de um

boto. Caso a lmpada esteja apagada, quando o boto for pressionado a lmpada ligada, e caso a

lmpada esteja acesa, quando o boto for pressionado esta apagada. O controlador do sistema

percebe o acionamento do boto e envia um comando para que a chave feche ou abra. As variveis

do sistema podem ser visualizadas na tabela 2.

A chave pr-programada para fechar ou abrir o circuito de acordo com o comando que

receber. Caso a chave receba o comando para fechar, ela fecha, e caso a chave receba o comando

para abrir, ela abre. As duas variveis de comando so variveis booleanas.

O boto representado por uma varivel booleana, que possui valor lgico verdadeiro

quando este pressionado e falso quando no est sendo pressionado. A lmpada, assim como o

boto, possui um sensor de luminosidade que indica se a mesma est ligada ou no.

Tabela 2 Tabela de variveis do sistema de acionamento de uma lmpada atravs de um boto.

VARIVEL DESCRIO cmd_fechar Comando para fechar a chave cmd_abrir Comando para abrir a chave

botao Sensor de status do boto lampada Sensor de luminosidade da lmpada

23

A rede de Petri interpretada para controle do sistema de acionamento de uma lmpada

atravs de um boto pode ser visualizada na figura 22.

Figura 22 RPIC do sistema de acionamento de uma lmpada atravs de um boto.

As receptividades associadas s transies e as aes e estados associados aos lugares da

RPIC da figura 22 podem ser vistas nas tabelas 3 e 4, respectivamente.

Tabela 3 Receptividades associadas s transies.

TRANSIO RECEPTIVIDADE CONDIO EVENTO t1 R1 1 [botao] t2 R2 1 [lmpada] t3 R3 1 [botao] t4 R4 1 [lmpada]

Tabela 4 Aes e estados associados aos lugares.

LUGAR ESTADO AO p1 Lmpada desligada ---- p2 ---- Comando de ligar lmpada p3 Lmpada ligada ---- p4 ---- Comando de desligar lmpada

3.2.1. Mdulo de Inicializao

O mdulo de inicializao est associado ao estado inicial da rede de Petri, isto , ele define

a marcao inicial da rede. O mdulo de inicializao representado somente por uma linha (rung)

no diagrama Ladder. Essa linha possui um contato normalmente fechado associado a uma varivel

binria interna, que no primeiro ciclo de varredura energiza logicamente bobinas associadas a lugares

marcados. Aps o primeiro ciclo de varredura o contato normalmente fechado aberto, no

permitindo que esta linha seja executada novamente.

24

O mdulo de inicializao do sistema descrito na figura 21 apresentado na figura 23.

Figura 23 Mdulo de Inicializao sistema de acionamento de uma lmpada.

3.2.2. Mdulo de eventos

O mdulo de eventos consiste na interpretao de eventos externos como eventos internos,

de forma a gerar reaes correspondentes por parte do controlador. Os eventos externos so

associados a contatos, e interpretados internamente atravs de bobinas. Cada contato associado a

um evento externo representado por um contato tipo P, que representa a subida da varivel binria

associada. Assim, a presena do contato tipo P evita que aes associadas a eventos com durao

maior que um ciclo de varredura do programa sejam executadas mais de uma vez.

Note que o evento 3 associado a um contato tipo N. Este contato utilizado pois o evento 3

est associado descida da varivel lmpada. Note ainda, que o evento 4 no possui nenhum

contato associado. Esta configurao adotada pois o evento 4 o evento que sempre ocorre e.

O mdulo de eventos do sistema descrito na figura 21 pode ser visualizado na figura 24.

3.2.3. Mdulo de condies para o disparo das transies

O mdulo de condies para o disparo das transies descreve as condies de habilitao

presentes na matriz de incidncia de entrada, Ain, e as receptividades associadas. Esse mdulo

possui n linhas, sendo que cada linha corresponde marcao do lugar pi mediante o disparo da

transio tj. Abaixo possvel visualizar a matriz de incidncia de entrada, Ain, do sistema cuja

representao em rede de Petri apresentada na figura 22.

25

& = ?1 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 1@. A idia bsica descrever a regra de disparo para uma transio, lembrando que uma

transio tj habilitada quando todos os lugares de entrada possuem fichas e a receptividade Rj

associada a ela possui valor lgico verdadeiro. Para uma determinada transio tj, por exemplo, as

condies associadas no diagrama Ladder so expressas por uma associao de contatos.

Figura 24 Mdulo de Eventos sistema de acionamento de uma lmpada.

Para representar o disparo da transio tj, a expresso booleana para a receptividade Rj

(implementada, geralmente, com uma simples associao de contatos normalmente abertos e

normalmente fechados) conectada em srie com as condies dos lugares de entrada de tj.

O mdulo de condies para o disparo das transies do sistema descrito na figura 21 pode

ser visualizado na figura 25.

3.2.4. Mdulo da dinmica

Aps o disparo de uma transio tj, o nmero de fichas da rede de Petri deve ser atualizado.

Este processo descrito pela equao de estado da rede de Petri, capaz de atualizar a marcao da

rede mediante o disparo de uma determinada transio, como visto na subseo 2.5.

26

Figura 25 Mdulo de condies para o disparo das transies sistema de acionamento de uma lmpada.

Para a construo do mdulo responsvel pela dinmica da rede de Petri devemos utilizar a

matriz de incidncia A, cuja notao tambm fora apresentada na subseo 2.5. Este mdulo possui

n linhas, sendo que cada linha est associada a um lugar e expressa as mudanas na marcao dos

lugares aps o disparo da transio associada. Abaixo apresentada a matriz de incidncia, A, do

sistema cuja representao em rede de Petri apresentada na figura 22.

& = ?1 0 0 +1+1 1 0 00 +1 1 00 0 +1 1@. O mdulo da dinmica do sistema descrito na figura 21 apresentado na figura 26.

3.2.5. Mdulo das aes

O mdulo das aes associa uma bobina de sada ao lugar que possui uma ao

instantnea. Desta forma, mediante o disparo de uma determinada transio, as aes associadas

aos lugares de sada so executadas por meio de associaes com bobinas. O tamanho do mdulo

das aes depende do nmero de lugares que possuem aes associadas.

O mdulo das aes do sistema descrito na figura 21 pode ser visualizado na figura 27. Note

ainda que na figura 27, p2 e p4, pois so os nicos lugares que possuem aes associadas.

27

Figura 26 Mdulo da dinmica sistema de acionamento de uma lmpada.

Figura 27 Mdulo das aes sistema de acionamento de uma lmpada.

3.2.6. Observaes sobre o mtodo de converso

O mtodo de converso proposto em Moreira, Botelho & Baslio (2009) possui caractersticas

especiais, que otimizam o diagrama Ladder traduzido. Estas caractersticas especiais encontram-se

destacadas abaixo:

28

A disposio das linhas (rungs) propostas pelo mtodo evita o efeito avalanche [5] e [6], uma

vez que cada lugar na rede de Petri Interpretada para Controle mantm sua marcao

durante, no mnimo, um ciclo de varredura do programa Ladder.

O nmero de linhas do programa Ladder obtido pelo mtodo possui um valor mximo de

(2m+n+1), em que m o nmero de transies, e n o nmero de lugares. Embora este

nmero de linhas possa ser menor, o diagrama Ladder traduzido mostra claramente a

estrutura da rede de Petri, uma vez que Ain e A podem ser obtidas a partir do diagrama

Ladder. Alm disso, as aes e as receptividades so facilmente relacionadas com seus

lugares e transies correspondentes. Desta forma, a RPIC pode ser obtida diretamente a

partir do diagrama Ladder, e vice-versa.

Caso a RPIC possua um arco inibidor, ento uma modificao dever ser feita na matriz de

incidncia de entrada para que o mtodo possa ser utilizado [7]. Neste caso, essa matriz de

incidncia de entrada modificada no dever ser utilizada no clculo da matriz de incidncia

da RPIC, uma vez que o disparo de uma transio associada a um arco inibidor no modifica

o nmero de fichas no lugar de entrada. Entretanto, ela pode ser utilizada na obteno das

condies no mdulo de condies de disparo das transies.

3.3. Concluso

Neste captulo foi apresentada a linguagem Ladder, que segundo a norma internacional IEC

61131-3, pode ser utilizada em todos os controladores industriais. Vimos os principais componentes

de um diagrama Ladder e a forma com que este diagrama lido pelo processador do controlador

industrial.

Alm da apresentao do diagrama Ladder, foi proposto, baseado em Moreira, Botelho &

Baslio (2009), um mtodo de converso de redes de Petri Interpretadas para Controle para diagrama

Ladder. Este mtodo foi introduzido com um exemplo didtico e ser utilizado ao longo deste trabalho

para a converso da RPIC do sistema de manufatura em diagrama Ladder [8].

29

4 CONFIGURAO DO SOFTWARE - TUTORIAL

Neste captulo apresentado um tutorial para a configurao do Software Totally Integrated

Automation Portal, responsvel pela programao e configurao do CLP e da IHM SIEMENS. O

tutorial pode ser utilizado para a realizao de projetos de Automao que utilizem a plataforma

SIEMENS no Laboratrio de Controle e Automao da Universidade Federal do Rio de Janeiro, bem

como na elaborao da automao do sistema de manufatura apresentado neste trabalho.

4.1. Apresentao do Hardware

No Laboratrio de Controle e Automao da UFRJ so utilizados quatro equipamentos

bsicos de automao fabricados pela SIEMENS. So eles: um controlador SIEMENS CPU 1214 C

AC/DC/Rly (6ES7 214-1BE30-X0B0), um mdulo externo de sadas analgicas de 12bits (6ES7 232-

4HA30-0XB0) compatvel com o controlador, uma IHM SIEMENS de 6 polegadas modelo KTP600

PN, e um hub Ethernet SIEMENS. Na figura 28 possvel visualizar os equipamentos do Laboratrio

de Controle e Automao da UFRJ.

Figura 28 Equipamentos SIEMENS do Laboratrio de Controle e Automao da UFRJ.

4.2. Apresentao do Software

Para integrar a estrutura de hardware apresentada na seo anterior, precisamos de um

sistema computacional compatvel com esta estrutura, integrado com os equipamentos por meio de

um computador. Essa integrao pode ser feita quando os dispositivos so conectados de forma que

30

exista um sincronismo de protocolo utilizado entre eles. Na figura 29 pode ser visualizada a

arquitetura dos equipamentos dispostos em rede.

Figura 29 Arquitetura dos equipamentos de automao dispostos em rede.

4.3. Tutorial

O processo de definio da arquitetura o primeiro passo descrito neste tutorial. A primeira

fase consiste em identificar os componentes e seus atributos para configur-los de maneira correta.

4.3.1. Iniciando um projeto

Para iniciar um projeto, basta clicar no cone correspondente ao software Totally Integrated

Automation Portal V10 (WinCC e STEP7 integrados em uma s plataforma) no desktop do

computador. Assim que abrir o software, ao clicar em New Project possvel ver a tela presente na

figura 30.

4.3.2. Adicionando equipamentos (devices)

Aps iniciarmos o projeto, devemos descrever para o software todos os equipamentos a

serem configurados. Nesta etapa, devemos saber exatamente cada tipo de equipamento que ser

utilizado no laboratrio, bem como seus nomes tcnicos.

CPU 1214 C AC/DC/Rly (6ES7 214-1BE30-X0B0);

ANALOG OUTPUTS MODULE - mdulo externo de sadas analgicas de 12bits

(6ES7 232-4HA30-0XB0);

31

HMI SIEMENS 6 KTP600 PN.

Figura 30 Tela de Inicializao de Projeto Totally Integrated Automation Portal V10 SIEMENS.

Os equipamentos descritos acima esto integrados na mesma plataforma, ou seja, atravs do

mesmo software eles podem ser programados, configurados, e dispostos de forma que possam

compartilhar informaes (variveis de processo) via protocolo de comunicao profibus e meio fsico

Ethernet.

Ao clicarmos em add device, no menu Devices em Project tree, a tela apresentada na

figura 31 poder ser visualizada.

4.3.2.1. Adicionando IHM (HMI device)

Para adicionar a IHM devemos selecionar o cone SIMATIC HMI destacado na figura 31. Em

seguida, devemos selecionar o modelo KTP600 PN, de 6 polegadas, e pressionar o boto OK.

A tela e as opes que devero ser selecionadas so apresentadas na figura 32.

32

Figura 31 Tela para adicionar novos Equipamentos de automao.

Figura 32 Adicionando nova IHM ao sistema de Automao SIEMENS.

33

4.3.2.2. Adicionando CLP (PLC device)

Para adicionar o CLP devemos, na tela Add new device, selecionar o cone SIMATIC PLC

destacado na figura 31. Em seguida, devemos selecionar o modelo de CPU 1214 C AC/DC/Rly (6ES7

214-1BE30-X0B0), e pressionar o boto OK.

A tela e as opes que devero ser selecionadas so apresentadas na figura 33.

Figura 33 Adicionando novo CLP ao sistema de Automao SIEMENS.

4.3.2.3. Adicionando mdulo externo de sadas analgicas (AO1x12bits)

Para configurar o mdulo externo de sadas analgicas devemos alterar a configurao

padro do controlador. A partir da tela inicial da figura 30 acessamos o menu Devices em Project

Tree, esquerda da janela do software. No menu Devices podemos visualizar o cone do

controlador, com o nome de PLC_1. Ao clicarmos no cone PLC_1, o controlador S7-1200

34

aparecer na janela do software. Na parte central do controlador visualizado devemos clicar com o

boto direito do mouse no local onde se conecta fisicamente o mdulo externo, e em seguida na

opo Display catalog. A tela indicativa que pode ser visualizada na figura 34 se abrir.

Figura 34 Adicionando Mdulo Externo de Sadas Analgicas ao CLP SIEMENS.

Em seguida, devemos selecionar exatamente o carto de sada analgica correspondente ao

que possumos. Para isso, selecionamos no menu direita a opo que corresponde ao carto 6ES7

232-4HA30-0XB0, isto , Signal Board > AO1x12bits > 6ES7 232-4HA30-0XB0.

A tela e as opes que devero ser selecionadas podem ser visualizadas na figura 35.

Figura 35 - Opes de seleo do mdulo externo de sadas analgicas.

35

4.3.3. Configurando conexes da IHM (devices)

Aps adicionarmos a IHM, um utilitrio do programa aberto para iniciarmos um processo de

configurao da interface touch screen. Esse utilitrio chamado HMI Device Wizard.

Na primeira tela do utilitrio de configurao devemos selecionar o device PLC_1, atravs

do boto Browse, para que possamos criar o link de conexo entre a IHM e o CLP. Feito isso, esses

dispositivos estaro prontos para compartilharem variveis entre si. Esse procedimento pode ser

visualizado na figura 36.

Figura 36 Configurao de rede entre a IHM e o CLP.

4.3.4. Configurando Network (Ethernet Configuration)

At agora possumos um sistema de automao formado por 2 equipamentos e um mdulo

externo de sada analgica de 12 bits. O prximo passo configurar o IP dos equipamentos para que

estes, aps serem conectados em uma rede profibus, possam compartilhar dados entre si.

Para alterarmos as configuraes de rede de cada equipamento devemos entrar nas

configuraes de cada um deles e modificar as opes de Ethernet.

36

Alterar as configuraes de rede de cada equipamento significa atribuir para cada um deles

um endereo IP, de modo que estes possam ser endereados e identificados na rede profibus.

Os endereos IP so constitudos por uma seqncia numrica que identifica cada ponto, ou

n, em uma rede de dispositivos. Assim, cada dispositivo do laboratrio de automao deve possuir

um endereo IP nico, que no poder ser atribudo a nenhum outro dispositivo dentro da mesma

rede.

A atribuio de endereos IP deve obedecer a estrutura determinada pela mscara de sub-

rede. Essa mscara limita a faixa de endereos lgicos que devem ser utilizados para formar os

endereos IP e especifica a classe de rede utilizada.

No caso do sistema de manufatura especificado neste trabalho, adotaremos uma faixa de IPs

que corresponde nmeros que so convencionalmente utilizados em redes privadas ou particulares,

e possuem mscara de sub-rede igual a 255.255.255.0.

A escolha da faixa de IPs no influencia no funcionamento dos equipamentos, desde que

estes possuam endereos IP diferentes entre si e que obedeam mscara de sub-rede

especificada.

Uma vez inserido na rede profibus, o computador responsvel pela programao dos

equipamentos tambm dever sofrer alteraes no que diz respeito s suas configuraes de rede. O

primeiro passo acessar as propriedades da conexo de rede utilizada atravs do painel de controle

(caso o SO Windows esteja sendo utilizado), selecionar o item de conexo TCP/IPv4, e clicar em

Properties. Este procedimento pode ser visto na figura 37.

O segundo e ltimo passo, definir o endereo IP, a mscara de sub-rede, e o Gateway

Padro do computador. A janela que se abre aps ser realizado o primeiro passo deve ser

preenchida conforme indicado na figura 38.

4.3.4.1. IHM Network

Para configurar o endereo IP da IHM, devemos acessar a configurao de Ethernet deste

equipamento. Para isso devemos acessar, no menu Project Tree, o item Devices & Networks. Em

37

seguida, ao selecionar a IHM, podemos visualizar suas configuraes gerais. Nesta mesma janela,

para acessarmos as configuraes de rede da IHM, devemos clicar na opo Ethernet Addresses.

Figura 37 Procedimento de Configurao da placa de rede do computador.

Figura 38 Configurao do endereo IP e da mscara de sub-rede do computador.

38

Na opo IP PROTOCOL selecionamos as especificaes de IP e a mscara de sub-rede.

Para padronizar os endereos IP da rede profibus, escolheremos:

IP address: 192.168.0.2

Subnet mask: 255.255.255.0

A tela para configurao das especificaes de rede do sistema pode ser visualizada na

figura 39.

Figura 39 Configurao do IP e da mscara de sub-rede da IHM.

4.3.4.2. PLC Network

Analogamente IHM, para configurar o endereo IP do CLP, devemos acessar a

configurao de Ethernet deste equipamento. Para isso devemos acessar, no menu Project Tree, o

item Devices & Networks. Em seguida, ao selecionar o CLP, podemos visualizar as suas

configuraes gerais. Nesta mesma janela, devemos clicar na opo Ethernet Addresses.

Na opo IP PROTOCOL selecionamos as especificaes de IP e a mscara de sub-rede.

Para padronizar os endereos IP da rede Profinet, escolheremos:

IP address: 192.168.0.3

Subnet mask: 255.255.255.0

39

A tela para configurao das especificaes de rede do sistema pode ser visualizada na

figura 40.

Figura 40 Configurao do IP e da mscara de sub-rede do CLP.

4.3.5. TAGs de sistema

Sistemas de automao utilizam uma estrutura prpria de variveis chamadas de TAGs.

TAGs podem ser interpretadas como variveis de um sistema de automao, ou seja, espaos

alocados na memria do controlador ou das interfaces homem-mquina (IHMs).

Para compreendermos exatamente o papel das variveis do sistema de automao e

sabermos como os dispositivos trocam dados entre si, devemos entender primeiro a forma como

esses equipamentos esto dispostos na rede de automao. Para facilitar o entendimento podemos

fazer analogia a um sistema computacional.

Em uma rede domstica convencional, possumos os computadores que fazem parte da rede

e um hub, atravs do qual os computadores esto conectados entre si. Cada computador possui um

endereo IP, capaz de identific-los individualmente, de forma que os computadores possuam uma

identidade dentro da rede. Neste caso o meio fsico utilizado o Ethernet, e o protocolo TCP/IP. No

caso da clula de manufatura apresentada neste trabalho, os dispositivos tambm esto dispostos

em forma de rede, conectados entre si atravs de um hub, onde cada equipamento tambm possui

um endereo IP capaz de identific-los individualmente. Neste caso o meio fsico utilizado Ethernet,

e o protocolo utilizado chamado de profibus.

40

Uma vez identificados, os dispositivos de automao podem trocar dados, isto , as variveis

utilizadas em um determinado dispositivo podem ser visualizadas pelos outros. No item 4.3.3

determinamos as conexes da rede de automao, onde a IHM estaria conectada ao CLP atravs de

uma sub-rede. Esta disposio nos permite compartilhar variveis presentes nestes dois

equipamentos. Assim, uma varivel utilizada no controlador, por exemplo, poder ser visualizada e

alterada pela IHM. O mesmo acontece com as variveis presentes na IHM, que podem ser

visualizadas e alteradas pelo controlador.

4.3.5.1. Tipos de TAGs

Analogamente a um sistema computacional, cada TAG deve ser declarada de acordo com a

estrutura da varivel de processo que esta representa. Para explicarmos os tipos de TAGs de forma

clara utilizaremos um exemplo simples de processo que utiliza uma varivel analgica e uma varivel

digital.

Considere um motor cuja velocidade de rotao desejada definida atravs de um teclado

virtual pelo usurio e suponha que exista um boto que possa ligar ou desligar o sistema em qualquer

momento. Esse sistema pode ser visualizado na figura 41.

Figura 41 Exemplo de um sistema com duas variveis de entrada.

O sistema descrito no exemplo acima utiliza uma varivel digital, cujo estado est associado

chave que liga ou desliga o motor, e uma varivel analgica, necessria para indicarmos ao inversor

de frequncia a velocidade do rotor do motor. Para este exemplo estamos focando somente na

estrutura de variveis e a forma como estas so tratadas no sistema integrado de automao

41

SIEMENS, no havendo a necessidade, por exemplo, de nos preocuparmos com a forma com que

estas sero utilizadas na lgica de funcionamento do exemplo.

Para associarmos cada varivel a um tipo de estrutura computacional devemos primeiro

conhecer os tipos de variveis que o controlador SIEMENS consegue interpretar. Na tabela 5

podemos visualizar os tipos de variveis que podem ser lidas pelo sistema de automao SIEMENS.

Tabela 5 Tipos de Variveis de sistemas de Automao SIEMENS.

Tipo de Varivel

Comprimento

(bits)

Formato Padro

Faixa de Valores Exemplo de Valor de Entrada

BOOL 1 Boolean TRUE/FALSE TRUE

BYTE 8 Hexadecimal number

16#0 a 16#FF 16#F0

WORD 16 Hexadecimal number

16#0 a 16#FFFF 16#F0F0

DWORD 32 Hexadecimal number

16#0000_0000 a 16#FFFF_FFFF

16#F0F0_F0F0

SINT 8 Signed integers -128 a 127 (+)120

USINT 8 Unsigned integers

0 a 255 50

INT 16 Signed integer -32768 a 32767 (+)1

UINT 16 Unsigned integers

0 a 65535 300

DINT 32 Signed integers - 2 147 483 648 a + 2 147 483 647

(+)2131754992

UDINT 32 Unsigned integers

0 a 4294967295 4042322160

REAL 32 Floating-point numbers

-3.402823e+38 a -1.175 495e-38

0

+1.175 495e-38 a +3.402823e+38

1.234567e+13

TIME 32 Time period with sign:

T# -24d20h31m23s648ms

a

T#+24d20h31m23s647ms

T#10d20h30m20s630ms

CHAR 8 ASCII characters

ASCII character set 'I'

42

No caso do exemplo descrito na figura 41, utilizando a tabela 5 para nos orientar na escolha

das variveis utilizadas, devemos declarar a varivel digital como BOOL (booleana), e a varivel

analgica como INT. Na verdade, para a varivel analgica, pode-se declar-la como diversos tipos

especificados na tabela 5, mas por conveno e tambm por motivos didticos, utilizaremos um tipo

mais simples de estrutura computacional.

4.3.5.2. Endereos Mnemnicos

Cada tipo de varivel escolhida, por sua vez, possui um smbolo correspondente na memria

do controlador e da interface homem-mquina. Esses smbolos ou representaes so chamados de

endereos mnemnicos. O entendimento de mnemnicos a base da programao de controladores

Tabela 6 Estrutura de Endereos Mnemnicos dos sistemas de Automao SIEMENS.

Mnemnicos ingleses

Mnemnicos alemes

Definio Tipo de Varivel reas de Endereo

I E Input bit BOOL 0.0..1023.7

IB EB Input byte BYTE, CHAR, SINT, USINT

0..1023

IW EW Input word WORD, INT, UINT 0..1022

ID ED Input double word

DWORD, DINT, UDINT, REAL, TIME

0..1020

Q A Output bit BOOL 0.0..1023.7

QB AB Output byte BYTE, CHAR, SINT, USINT

0..1023

QW AW Output word WORD, INT, UINT 0..1022

QD AD Output double word

DWORD, DINT, UDINT, REAL, TIME

0..1020

M M Memory bit BOOL 0.0..8191.7

MB MB Memory byte BYTE, CHAR, SINT, USINT

0..8191

MW MW Memory word WORD, INT, UINT 0..8190

MD MD Memory double word

DWORD, DINT, UDINT, REAL, TIME

0..8188

industriais, uma vez que cada fabricante possui a sua prpria estrutura de smbolos mnemnicos. Na

tabela 6 podemos visualizar a estrutura de mnemnicos utilizada em controladores e sistemas de

automao SIEMENS.

43

4.3.5.3. Endereamento de variveis (TAGs) na memria do controlador

As redes de automao trabalham com um sistema de endereamento de variveis que

define a posio em que estas se encontram alocadas nas memrias do controlador e da IHM. Neste

caso, a forma com que as variveis so nomeadas durante a sua declarao influencia no local exato

da memria do controlador onde estas sero alocadas.

A forma com que as variveis so alocadas na memria do controlador, por sua vez, depende

tambm do tipo de varivel escolhida. Isto acontece, pois cada tipo de varivel ocupa um

determinado espao na memria. Por exemplo, uma varivel do tipo BOOL ocupa somente 1 bit de

memria, enquanto uma varivel do tipo WORD ocupa 16 bits de memria.

O parmetro que define quanto de espao na memria cada tipo de varivel pode ocupar

atribudo pelo Range de endereos. Desta forma, as variveis do controlador devem ser

endereadas e numeradas de acordo com a tabela 7.

Na tabela 7 podemos identificar tambm que cada rea na memria do controlador

compreende um conjunto de definies de variveis, que so representadas pelos seus endereos

mnemnicos e alocadas em um determinado range de endereos de memria do controlador.

4.3.5.4. Relacionando TAGs aos Endereos Mnemnicos

A escolha dos endereos mnemnicos estritamente relacionada escolha do tipo de

varivel que iremos trabalhar. No caso do exemplo descrito na figura 41, utilizando a tabela 5 para

nos orientar na escolha do tipo de varivel a ser utilizada, e a tabela 6 para relacionarmos o tipo de

varivel ao seu endereo mnemnico, temos:

Chave ON/OFF BOOL (varivel digital) Q0.1 (mnemnico de sada digital)

Velocidade w INT (varivel inteira) QW1 (mnemnico de sada analgica)

Note que a forma com que o endereamento das variveis foi feito obedece s especificaes

feitas no item 4.3.5.3, detalhadamente relacionadas na tabela 7.

44

4.3.6. Criao de TAGs

Nesta subseo indicaremos como criar as variveis de sistema, tambm chamadas de

TAGs, tanto para o controlador quanto para a interface homem-mquina.

Tabela 7 Endereamento e numerao das variveis do sistema de Automao SIEMENS.

rea de Memria Definio da rea Mnemnico SIEMENS

Range de Endereos

Entrada Input bit Input byte Input word Input double word

I IB IW ID

0.0 a 65,535.7 0 a 65,535 0 a 65,534 0 a 65,532

Sada Output bit Output byte Output word Output double word

Q QB QW QD

0.0 a 65,535.7 0 a 65,535 0 a 65,534 0 a 65,532

Bit de memria interna Memory bit Memory byte Memory word Memory double word

M MB MW MD

0.0 a 255.7 0 a 255 0 a 254 0 a 252

I/O Perifrico: Entrada externa

Peripheral input byte Peripheral input word Peripheral Inp. Doub. word

PIB PIW PID

0 a 65,535 0 a 65,534 0 a 65,532

I/O Perifrico: Sada Externa

Peripheral output byte Peripheral output word Peripheral output double word

PQB PQW PQ

0 a 65,535 0 a 65,534 0 a 65,53

Temporizador Timer (T) T 0 a 25 Contador Counter (C) C 0 a 25 Bloco de Dados Bloco de dados aberas

com a instruo DB (OPN) Data bit Data byte Data word Data double word Bloco de dados aberas com a instruo DI (OPN) Data bit Data byte Data word Data double word

DBX DBB DBW DBD DIX DIB DIW DID

0.0 a 65,535.7 0 a 65,535 0 a 65, 534 0 a 65,532 0.0 a 65,535.7 0 a 65,535 0 a 65, 534 0 a 65,532

Dados Locais Temporary local data bit Temporary local data byte Temporary local data word Temporary local data double word

L LB LW L

0.0 a 65,535.7 0 a 65,535 0 a 65, 534 0 a 65,532

4.3.6.1. Criando TAGs no controlador (PLC Tags)

A criao de TAGs no controlador possibilita a programao da lgica de processo. Esta

lgica implementada no controlador na forma de linguagem LADDER. Cada varivel utilizada na

lgica LADDER deve ser, obrigatoriamente, associada a um TAG na memria deste controlador.

45

Caso uma varivel que o programador quiser utilizar no tiver sido criada, esta no poder

ser utilizada no cdigo LADDER. Isto ocorre pois todas as vezes que o usurio iniciar o processo de

transferncia da lgica programada no software SIEMENS para o controlador, o software executa um

procedimento de compilao. Este procedimento de compilao verifica se cada varivel do LADDER

est associada a um TAG do controlador, e caso isto no ocorra, a transferncia do cdigo LADDER

para o CLP interrompida.

Uma das consideraes importantes para a declarao de TAGs saber a quantidade de

endereos fsicos e de endereos de memria que podem ser utilizados. Este entendimento informa

ao usurio o nmero mximo de variveis que este poder utilizar em sua lgica LADDER.

A quantidade de endereos de memria varia de acordo com o modelo da CPU utilizada. A

CPU 1214C, utilizada neste trabalho, possui 50KB de memria interna alocada que permite a criao

de um determinado nmero de variveis de memria. O total de variveis de memria utilizado

independe do tipo de varivel, estando somente limitado memria interna disponvel na CPU.

A quantidade de endereos fsicos varia de acordo com o modelo da CPU e com a

quantidade de mdulos externos utilizados. A CPU 1214C, apresentada neste trabalho, possui 14

Entradas Digitais de 24VDC (corrente contnua), 10 sadas tipo rel (corrente contnua ou alternada,

de acordo com a configurao dos canais), e 2 canais de entradas analgicas variando em uma faixa

de 0 e 10V. Temos ainda um mdulo externo com 2 sadas analgicas variando em uma faixa de 0 a

10V, ou de 0 a 20mA, dependendo da forma com que o mdulo for configurado no software.

Ao contrrio dos endereos de memria, os tipos de variveis correspondentes a endereos

fsicos so limitados pelo nmero de sadas e entradas, digitais e analgicas, ligadas direta ou

indiretamente ao controlador. Os tipos de variveis correspondentes a endereos fsicos, bem como

seus endereos mnemnicos, podem ser visualizados quando acessamos as configuraes do

controlador atravs do software SIEMENS.

Para visualizar estas informaes, devemos acessar a opo Device Configuration, no

menu lateral esquerdo, abaixo do equipamento PLC_1. Esta operao pode ser visualizada na figura

42.

46

Figura 42 Tela de Configurao de Equipamento do controlador SIEMENS.

Note que na aba Device overview, temos a faixa de endereos de entrada (I address) e a

faixa de endereos de sada (Q address) para cada entrada e sada, digital e analgica, configuradas

no controlador.

Para verificar mais detalhadamente o tipo de endereamento mnemnico utilizado para cada

mdulo de entrada ou sada, devemos clicar no mdulo que se deseja visualizar e, em seguida,

poderemos verificar abaixo o endereo mnemnico que dever ser utilizado para cada canal de cada

mdulo. Este procedimento pode ser visualizado na figura 43, onde verificamos que o endereo

mnemnico utilizado para o canal 0 (Channel 0) do mdulo interno de entradas digitais do controlador

corresponde a I0.0.

O mesmo procedimento pode ser utilizado de forma anloga, para identificar os endereos

mnemnicos utilizados para os demais mdulos de entrada e sada do controlador.

Aps identificarmos os endereos fsicos e de memria, bem como seus endereos

mnemnicos correspondentes que podem ser utilizados na programao da lgica LADDER,

podemos iniciar o processo de criao de TAGs do controlador.

47

Figura 43 Visualizao das caractersticas dos canais do mdulo interno de entradas e sadas analgicas do CLP SIEMENS.

Para criar um TAG do controlador, devemos acessar a opo PLC Tags, na aba do

controlador PLC_1 e, em seguida, clicar sobre o subgrupo PLC Tags. O nome do subgrupo pode ser

alterado, assim como novos subgrupos de variveis podem ser adicionados.

Nesta nova janela cada linha corresponde a um TAG (ou varivel). Assim, devemos

preencher as colunas de acordo com o tipo de varivel que queremos criar, especificando o seu tipo

(Data Type), o seu endereo mnemnico (Address), e adicionando um comentrio. O campo RETAIN

corresponde a variveis cujos valores devero ser armazenados mediante um desligamento

repentino da fonte de alimentao da CPU, ou da mudana de estado da CPU de STOP para RUN.

Este procedimento de criao de TAGs, bem como o preenchimento da tabela de variveis,

pode ser visualizado na figura 44.

Na figura 44, podemos ainda ver outros tipos de variveis que foram criadas para ilustrar a

dinmica da declarao de variveis e a atribuio de seus endereos mnemnicos.

48

Figura 44 Tabela de TAGs do CLP Siemens.

4.3.6.2. Criando TAGs na IHM (HMI Tags)

A criao de TAGs na IHM nada mais do que a criao das variveis que sero utilizadas

nas telas da IHM. Essas variveis devero ser criadas de forma anloga criao de TAGs no

controlador.

A forma com que os tipos de TAG so associados a endereos de memria a mesma

aplicada na criao de TAGs no controlador. Entretanto, a associao dos endereos fsicos aos

TAGs dever ser feita de forma diferente, uma vez que a IHM no possui mdulos de entrada e sada

de dados.

Caso seja necessria a utilizao de endereos fsicos do controlador nas telas da IHM, os

TAGs criados na IHM devem ser associados aos TAGs que correspondem aos endereos fsicos do

CLP. Esta associao deve ser feita no momento da criao do TAG na IHM.

49

Para criar um TAG da IHM devemos acessar a opo HMI Tags, na aba da IHM HMI_1 e, em

seguida, clicar sobre o subgrupo HMI Tags. O nome do subgrupo pode ser alterado, assim como

novos subgrupos de variveis podem ser adicionados.

Nesta nova janela cada linha corresponde a um TAG (ou varivel). Assim, devemos

preencher as colunas de acordo com o tipo de varivel que queremos criar, especificando o seu

nome (Name), conexo (Connection), tipo (Data Type), associao um TAG do CLP (PLC Tag), o

seu endereo mnemnico (Address), o seu nmero de array (Array Element), o seu ciclo de aquisio

(Acquisition cycle), e adicionando um comentrio a respeito da varivel (Comment).

As especificaes de cada varivel (colunas), bem como o procedimento de criao de TAGs

na IHM, podem ser vistas na figura 45.

Figura 45 Tabela de TAGs da IHM SIEMENS.

A coluna Connection permite a associao do TAG criado na IHM um TAG criado no

controlador. Ao acessar as opes desta coluna, caso a associao seja feita para este TAG, a

conexo HMI_connection_1 dever ser selecionada. Caso o usurio no queira associar o TAG

50

criado a nenhum TAG do controlador, a opo dever ser selecionada. Esta

configurao pode ser visualizada na f