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CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS

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Apresentação em tema: "CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS"— Transcrição da apresentação:

1 CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS
Professor : Jair Jonko Araujo

2 Sumário Tipos de indústrias; Níveis de Controle;
Conceitos: SVC, SED, Classificação dos dispositivos; CLP: Histórico, componentes, funcionamento, classificação, exemplos;

3 Introdução – Conceitos Básicos

4 Tipos de Indústria Manufatura Processo
produzir um bem qualquer utilizando ferramentas ou máquinas (transformação mecânica através de sucessivas operações); Processo Conjunto de operações/transformações realizadas sobre um material, com a finalidade de variar suas propriedades físicas/químicas. Processos podem ser contínuos ou descontínuos (batch).

5 Níveis de controle - Funções
Gerenciamento Supervisão COMUNICAÇÃO Laço de Controle Sensores / Atuadores

6 Níveis de Controle(1)

7 Níveis de Controle(2)

8 Níveis de Controle(3)

9 Conceitos Controle é “aplicação de uma ação pré-planejada para que aquilo que se considera como objeto de controle atinja certos objetivos” (Miyagi, 1996). Sistemas de controle: SVC (sistemas de variáveis contínuas) igualar o valor de uma variável física (var. de controle) a um valor de referência; SED (Sistema de eventos discretos) execução de operações conforme procedimento pré-estabelecido.

10 Conceitos Dispositivo de Controle (SVC) Dispositivo de Controle (SED)
Regulador Atuador Detector Objeto de controle Sinais de realimentação Variáveis de atuação Variáveis controladas Dispositivo de Controle (SVC) Valores de referência Dispositivo de Controle (SED) Camandos de Controle Variáveis de atuação Comandos de tarefa Processador de Comandos Atuador Objeto de controle Detector Estados Variáveis controladas

11 Instalações/Máquinas
Conceitos Sistema de Controle SED Recursos Objeto de Controle Instalações/Máquinas Operador/ Usuário Dispositivo de Comando Dispositivo de Realização do Controle Dispositivo de Atuação Dispositivo de Monitoração Dispositivo de Detecção Dispositivo de Controle Sistema de Controle Produtos

12 Conceitos Dispositivos de comando (E): botoeiras, chaves rotativas, etc; Dispositivos de atuação(S): contatores, solenóides(válvulas), servo-motores, etc; Dispositivos de detecção(E): chaves fim de curso, potenciômetros, sensores, encoders, etc; Dispositivos de monitoração(S): lâmpadas, buzinas, displays, registradores, etc. Dispositivos de Realização: circuitos elétricos, CLPs, etc.

13 Dispositivos - Exemplos

14 CLP – Controlador Lógico Programável

15 Histórico Até o final da década de 60 os sistemas de controle eram eletromecânicos (realizados para armários/quadros de relés); Ocupavam muito espaço e eram de difícil manutenção; Modificações nas linhas de produção demandavam muito tempo e praticamente exigiam a montagem de novos quadros; Em 1968 a GM (USA) lançou uma especificação técnica de um novo dispositivo de controle.

16 Histórico Requisitos de especificação:
Fácil programação e manutenção (reprogramação); Alta confiabilidade no ambiente industrial (vibração, aquecimento, poeira, etc.); Dimensões reduzidas; Capacidade de enviar dados a um Sistema Central; Ser modular (expansível); Sinais de E/S de 115VCA (2A mínimo saída)

17 Histórico Em 1969 surgiram os primeiros controladores
Eram muito simples apenas com E/S digitais; A fácil programação foi uma das chave do sucesso (baseada em ladder); Ao longo da década de 70 foram sendo introduzidas novas funcionalidades (temporização, computação numérica, etc.) A partir da década de 80 as funções de comunicação foram aperfeiçoadas

18 Histórico Hoje o PLC é um sistema microcontrolador (microprocessador) industrial com software e hardware adaptado para ambiente industrial (especialmente ruído eletromagnético) com muitas opções de programação, com capacidade de operar em rede em diversos níveis.

19 Componentes Dispositivos Placa Entrada Fonte Computador Comuni- CPU
Memória Fonte Comuni- cação Barra- mento Placa Entrada Placa Saída Dispositivos Computador

20 Componentes CPU Microcontrolador de 16/32 bits: Funções:
Comunicação entre as partes do PLC; Controle das entradas e saídas; Execução; Operação da memória; Check-ups internos.

21 Componentes Memória A memória é divida em 2 grandes blocos:
Memória do Sistema Programa de Execução; Área de Rascunho: flags, cálculos, alarmes, erros. Memória do Usuário Programa do usuário (binário); Tabela de Dados: Mapa E/S, valor atual e pre-set de contadores e temporizadores, variáveis de programa.

22 Componentes Módulos de E/S Podem ser Discretos ou Analógicos Discretos
Quantidade de Pontos Disponíveis AC, DC, Relé DC: Tipo P ou Tipo N Saída: necessidade de alimentação externa, fusiveis Analógicos Número de Canais, Resolução do conversor A/D Faixa de operação: 0-20mA, 4-20mA, 0-5V, 0-10V, +-5V, +-10V, temperatura (termopar - J,E,K ... , termorresistência – PT100, ...)

23 X ms para cada 1000 instruções
Funcionamento Baseado em processamento cíclico composto, de forma simplificada, por 3 etapas visíveis ao usuário: Aquisição das entradas; Processamento; Atualização das Saídas; Comunicação e Manutenção do S.O (Carga de módulos, atualização de timers, tratamento de interrupção, etc.) X ms para cada 1000 instruções Aquisição das entradas Processamento Atualização das Saídas 1 ciclo com período de T segundos Com. - Man. SO

24 Funcionamento As etapas são distintas e independentes;
O processamento inicia depois que os sinais de entrada são amostrados; Durante o processamento as entradas e saídas permanecem inalteradas (qualquer alteração das E/S e estados internos só pode ocorrer fora deste intervalo); Durante a atualização das saídas os valores das entradas permanecem inalterados

25 Funcionamento ALTERNATIVAS
Uma entrada deve permanecer acionada, no mínimo: tempo de varredura das entradas + tempo de processamento ALTERNATIVAS

26 Características(exemplo)

27 Classificação Feita baseada no número de E/S (não padronizado):
Nano: até 50 pontos de E/S; Micro: até 250 pontos de E/S; Médio: até 1000 pontos de E/S; Geralmente associado ao aumento do número de E/S estão associados aumentos dos recursos de programação e diminuição dos tempos de respostas.

28 Exemplos de Aplicações
máquinas industriais (operatrizes, injetoras de plástico, têxteis, calçados); equipamentos industriais para processos ( siderurgia, papel e celulose, petroquímica, química, alimentação, mineração, etc); equipamentos para controle de energia (demanda, fator de carga); aquisição de dados de supervisão em: fábricas, prédios; bancadas de teste automático de componentes industriais.

29 Exemplos (modelos)

30 Norma IEC 61131

31 Introdução As ferramentas para programação de CLP não evoluíram na mesma velocidade das ferramentas para programação de computadores pois não apresentam (avam): Facilidade de uso Portabilidade Interoperabilidade entre diferentes produtos Padrões de comunicação A norma IEC busca preencher esta lacuna

32 Norma IEC 61131 Define a sintaxe e o comportamento da linguagem
Provê um conjunto de linguagens interligadas para resolver diferentes problemas de controle Melhora a qualidade do software aplicativo através das técnicas de projeto estruturado, encapsulamento de dados, etc.

33 Norma IEC 61131 Part 1 – General Overview, definitions
Part 2 – Hardware, I/O Signals, safety requeriments, environment Part 3 – Programming Languages Part 4 –User Guidelines Part 5 – Messaging Service Specification

34 Norma IEC 61131 – parte 3 Principais características
Programação estruturada e linguagem de alto nível para construção de grandes programas Conjunto padronizado de instruções (em inglês) Programação Simbólica Grande variedade de tipos de dados padronizados Funções reutilizáveis podem ser criadas Conjunto de funções matemáticas padronizadas disponíveis (trigronométricas, logaritmos, etc.)

35 A estrutura da Norma IEC 61131-3
Elementos Comuns Linguagens de Programação There are a lot of ways to look to this part 3 of IEC 1131. The one we use here is very simple: the standard consists of two main blocks: the Common Elements, valid throughout the specification and the Programming Languages Let us take a closer look to the common elements…….

36 A estrutura da Norma IEC 61131-3
Elementos Comuns Linguagens de Programação There are a lot of ways to look to this part 3 of IEC 1131. The one we use here is very simple: the standard consists of two main blocks: the Common Elements, valid throughout the specification and the Programming Languages Let us take a closer look to the common elements…….

37 Linguagens de Programação IEC 61131 – parte 3
Definição de Cinco Linguagens Interligadas Sintaxe e Semântica de 2 linguagens textuais e 2 gráficas: Instruction List (IL) Structered Text (ST) Ladder Diagram (LD) Function Block Diagram (FBD) Linguagem para estruturação da Programação Sequential Function Chart (SFC)

38 Linguagens Tradicionais
Ladder Diagram (LD) Function Block Diagram (FBD)

39 Linguagens Tradicionais
Instruction List (IL)

40 Linguagens Novas Structered Text (ST)
Linguagem estruturada de alto nível Sintaxe semelhante ao Pascal Permitido o uso de declarações complexas e instruções aninhadas Suporte para: Laços de controle (REPEAT-UNTIL; WHILE-DO) Execução condicional (IF-THEN-ELSE; CASE) Funções (SQRT(), SIN())

41 Linguagens Novas Sequential Function Chart (SFC)
Técnica gráfica muito poderosa para descrever o comportamento seqüencial de um programa de controle Usado para particionar um problema de controle Mostra uma visão geral, desejável para um rápido diagnóstico

42 Linguagens - Resumo

43 A estrutura da Norma IEC 61131-3
Elementos Comuns Linguagens de Programação There are a lot of ways to look to this part 3 of IEC 1131. The one we use here is very simple: the standard consists of two main blocks: the Common Elements, valid throughout the specification and the Programming Languages Let us take a closer look to the common elements…….

44 IEC 61131-3 : Elementos Comuns
1. Tipos de Dados e Variáveis 2. Modelo de Software * Configuração, Recursos, Tarefas 3. POUs (Unidades de Organização de Programa) Funções Blocos de Função (FB’s) Programas Within the common elements, the Functions, Function Blocks and Programs are called Program Organization Units. They provide you with reusable code, from macro level to micro level. Let us have a closer look at them,. First the functions…...

45 IEC 61131-3 : Elementos Comuns
1. Tipos de Dados e Variáveis 2. Modelo de Software * Configuração, Recursos, Tarefas 3. POUs (Unidades de Organização de Programa) Funções Blocos de Função (FB’s) Programas Within the common elements, the Functions, Function Blocks and Programs are called Program Organization Units. They provide you with reusable code, from macro level to micro level. Let us have a closer look at them,. First the functions…...

46 Variáveis e Tipos de Dados
O que é isto? Historicamente Referência a uma posição física de memória Referência a uma entrada física The first to mention are Datatypes and Variables Historically, one looked to real memory locations. So what is the example here? 16 bits of digital input? Or output? Or 2 characters, or an integer. You do not know, and so you can make errors

47 Variáveis e Tipos de Dados
Sensor_Temperatura_1 : Integer Representação simbólica Área própria para mapeamento de I/O Código independente do hardware Altamente transparente e compreensível Menos erros Within IEC , one uses variables with sensible names. In addition one tells what we deal with. In this example we use the variable name Temperature_Sensor_1, because that is a clear name, and we couple this to a datatype integer. Now we know we do not get back a string, telling us the temperature in text, but we get a number back. For the rest of the program we now use the name: this is much more readable and understandable. Why this datatyping? Well, IEC is designed to help you to find errors as early as possible in the programming phase. As you all know, that is the fastest and cheapest way. Now you know if the data is a string, a date, and integer or 16 bits of Boolean input. There is no confusion about this anymore, and there is no conflict between different people using the textual representation (that means, the name of the variable)

48 Variáveis e Tipos de Dados
Within IEC , one uses variables with sensible names. In addition one tells what we deal with. In this example we use the variable name Temperature_Sensor_1, because that is a clear name, and we couple this to a datatype integer. Now we know we do not get back a string, telling us the temperature in text, but we get a number back. For the rest of the program we now use the name: this is much more readable and understandable. Why this datatyping? Well, IEC is designed to help you to find errors as early as possible in the programming phase. As you all know, that is the fastest and cheapest way. Now you know if the data is a string, a date, and integer or 16 bits of Boolean input. There is no confusion about this anymore, and there is no conflict between different people using the textual representation (that means, the name of the variable)

49 Representação das Variáveis
Within IEC , one uses variables with sensible names. In addition one tells what we deal with. In this example we use the variable name Temperature_Sensor_1, because that is a clear name, and we couple this to a datatype integer. Now we know we do not get back a string, telling us the temperature in text, but we get a number back. For the rest of the program we now use the name: this is much more readable and understandable. Why this datatyping? Well, IEC is designed to help you to find errors as early as possible in the programming phase. As you all know, that is the fastest and cheapest way. Now you know if the data is a string, a date, and integer or 16 bits of Boolean input. There is no confusion about this anymore, and there is no conflict between different people using the textual representation (that means, the name of the variable)

50 IEC 61131-3 : Elementos Comuns
1. Tipos de Dados e Variáveis 2. Modelo de Software * Configuração, Recursos, Tarefas 3. POUs (Unidades de Organização de Programa) Funções Blocos de Função (FB’s) Programas Within the common elements, the Functions, Function Blocks and Programs are called Program Organization Units. They provide you with reusable code, from macro level to micro level. Let us have a closer look at them,. First the functions…...

51 IEC 61131-3 Modelo de Software
Configuração Conjunto do software que define o comportamento de um hardware (CP) para uma aplicação específica At the highest level, the entire system required to solve a particular control problem is called a Configuration. Função de Comunicação

52 IEC 61131-3 Modelo de Software
Configuração Recurso Recurso Suporte para a execução de um programa, interface entre programas e as E/S do controlador Within a configuration, one or more Resources can be defined. A resource is like a CPU in your system, providing processor power. Função de Comunicação

53 IEC 61131-3 Modelo de Software
Configuração Recurso Recurso Task (Tarefa) Task Task Task um mecanismo de escalonamento que executa Programs ou function blocks periodicamente ou em resposta a um evento (mudança de estado de alguma variável booleana), permitindo a execução de programas em diferentes taxas com objetivo de otimizar o uso de recurso do controlador A resource include one or more Tasks . Tasks control the execution of different parts of programs….. Função de Comunicação

54 IEC 61131-3 Modelo de Software
Tipos de Tarefas (Task ): Não preemptiva: sempre completa seu processamento Preemptiva: pode ser interrompida por outra de maior prioridade Qualquer uma pode ser ativada cíclicamente, por tempo ou por evento) Cada tarefa pode-se atribuir um período de execução e uma prioridade um Program ou function block ficará aguardando a sua execução até que seja associado a uma determinada Tarefa e esta seja ativada por uma execução periódica ou por um determinado evento At the highest level, the entire system required to solve a particular control problem is called a Configuration.

55 IEC 61131-3 : Elementos Comuns
1. Tipos de Dados e Variáveis 2. Modelo de Software * Configuração, Recursos, Tarefas 3. POUs (Unidades de Organização de Programa) Funções Blocos de Função (FB’s) Programas Within the common elements, the Functions, Function Blocks and Programs are called Program Organization Units. They provide you with reusable code, from macro level to micro level. Let us have a closer look at them,. First the functions…...

56 IEC 61131-3 Modelo de Software
Configuração Recurso Recurso Task Task Task Task Program Program Program (Programa) Program Tipicamente, um Program consiste de um número de blocos funcionais interconectados, capazes de trocar dados através das conexões de software. Um Program pode acessar as variáveis do CLP e comunicar com outros Programs. Programs can be written in any of the IEC languages…. Caminho do controle de execução Função de Comunicação

57 IEC 61131-3 Modelo de Software
Programs ( Programas) podem conter variáveis de acesso, as quais permitem o acesso remoto pelos serviços de comunicação. podem conter instâncias de blocos funcionais, mas não de outros programas, (não podem ser aninhados) as instâncias de blocos funcionais de um programa podem ser executadas por diferentes tarefas de controle. At the highest level, the entire system required to solve a particular control problem is called a Configuration.

58 IEC 61131-3 Modelo de Software
Programs ( Programas) podem ser declarados somente no nível do recurso. podem conter declarações de variáveis de endereçamento direto (endereçamento direto de pontos de E/S. podem conter declarações de variáveis globais, as quais podem ser acessíveis pelos Function Blocks através do uso de variáveis externas. At the highest level, the entire system required to solve a particular control problem is called a Configuration.

59 IEC 61131-3 Modelo de Software
Configuração caminho de acesso a Variável Caminho do controle de execução FB Bloco de Função’’ Variável Recurso Recurso CI de softwares. Possuem um conjunto de dados que pode ser alterados por um algoritmo interno Tarefa Tarefa Tarefa Tarefa Programa Programa FB Programa Programa FB and in the end calls function blocks. Let us compare this to a conventional PLC………. Variáveis globais e diretas Caminho de acesso Função de Comunicação Todo o mapeamento de memória pode ser acessado pelo gerenciador global de variáveis

60 IEC 61131-3 Modelo de Software
Functions Blocks (Blocos de Funções) podem ser utilizados para a criação de elementos de software totalmente reutilizáveis, desde a criação de outros Function Blocks mais simples, até Programs complexos. possuem um conjunto de dados, os quais podem ser alterados por um algoritmo interno (algoritmos + dados) podem ser escritos em qualquer linguagem At the highest level, the entire system required to solve a particular control problem is called a Configuration.

61 IEC 61131-3 Modelo de Software
Functions Blocks (Blocos de Funções) Os dados possuem persistência (estados internos que são mantidos entre uma execução e outra) podem ser utilizados para a criação de outros Function Blocks (blocos derivados), aumentando ainda mais a capacidade de reutilização do software. At the highest level, the entire system required to solve a particular control problem is called a Configuration.

62 Functions Blocks (Blocos de Funções)
Blocos de Função padrões Biestáveis: SR, RS, SEMA Detecção de Borda: R_TRIG, F_TRIG Contadores: CTU, CTD, CTUD Temporizadores: TP, TON, TOF, RTC Blocos de Função fornecidos adicionalmente pelo fabricante Blocos de Função definidos pelo usuário Todos FBs são altamente reutilizáveis no mesmo programa, diferentes programas ou projetos They are like the software equivalent of Integrated Circuits, ICs. Like black boxes that represent a specialized control function You have standard defined function blocks, like timers, counters and triggers….

63 Exemplo de Function Block adicional (ATOS)
They are like the software equivalent of Integrated Circuits, ICs. Like black boxes that represent a specialized control function You have standard defined function blocks, like timers, counters and triggers….

64 Exemplo de Function Block construído pelo usuário
FUNCTION_BLOCK HYSTERISIS VAR_INPUT XIN1, XIN2 : REAL; EPS : REAL; (* faixa de histerese *) END_VAR VAR_OUTPUT Q : BOOL := 0 IF Q THEN IF XIN1 < (XIN2-EPS) THEN Q := 0 (* XIN1 diminuindo *) END_IF; ELSIF XIN1 > (XIN2 + EPS ) THEN Q := 1; (* XIN1 aumentando *) END_FUNCTION_BLOCK Hysterisis REAL XIN1 Q BOOL REAL XIN2 REAL EPS 1 EPS XIN2 Q In this example, the body code is written in the language Structured Text It uses the inputs,does some calculation, and sets the outputs. The first part deals with the data structure, the second half with the algorithm In this case it does not use additional data. But it could. No matter which name was used for this local data inside the body, there would be no conflict with its name: one could use this name on different places, without conflict, This example of data encapsulation takes away a big source of errors.

65 IEC 61131-3 Modelo de Software
Functions (Funções) são elementos de software que não aparecem no modelo de software, porém podem ser reutilizados não possuem persistência, existindo apenas em tempo de execução, assim como subrotinas (não armazenam dados) não possuem estados internos, ou seja, sempre produzem o mesmo resultado para o mesmo conjunto de entradas podem ter apenas uma saída podem ser escritas em qualquer linguagem At the highest level, the entire system required to solve a particular control problem is called a Configuration.

66 Functions (Funções) Funções padrões
Bit: ADD, OR, XOR, NOT SHL, SHR, ROL, ROR Numéricas: ADD, SUB, MULT, DIV, MOD, EXPT, ABS, SQRT, LN, LOG, EXP, SIN, COS, TAN, ASIN, ACOS, ATAN Conversão de tipo Seleção: SEL, MIM, MAX, LIMIT, MUX Cadeias de Caracteres: LEN, LEFT,RIGHT, MID, CONCAT, INSERT, DELETE, REPLACE, FIND We all know functions like Add, Square root, SINus, COSinus, Greater Than, etc., IEC has a enormous set of these defined. You also can create your own functions like this simple_function Once defined, you can use it over and over again….. The same is valid for Function Blocks…..

67 Functions (Funções) Exemplo de funções definidas pelo usuário
FUNCTION SIMPLE_FUN : REAL VAR_INPUT A, B : REAL; C : REAL := 1.0; END_VAR SIMPLE_FUN := A*B/C; END FUNCTION We all know functions like Add, Square root, SINus, COSinus, Greater Than, etc., IEC has a enormous set of these defined. You also can create your own functions like this simple_function Once defined, you can use it over and over again….. The same is valid for Function Blocks…..

68 Tarefas e POUS

69 Ir para arquivo de help da ATOS

70 IEC 61131-3 x PLC convencional
Configuração caminho de acesso a Variável Caminho do controle de execução FB Bloco de Função’’ Variável Recurso Recurso Tarefa Tarefa Tarefa Tarefa Programa Programa FB Programa Programa FB As shown here in red, a conventional PLC consists of one resource, running one task, controlling one program As you can easily see, IEC can go well beyond conventional PLCs. It can provide you with a state-of-the-art multitasking, real-time environment Variáveis globais e diretas Caminho de acesso Função de Comunicação

71 PLC convencional x IEC 61131-3
The conventional PLC reads the input, does some calculations and sets the output. Then it read again the inputs, does some calculations, and sets again the outputs….and again and again. It does not matter that there are inputs who do not change during this time. In IEC tasks, you split up the program in several pieces. And coupled to the needs, you run the tasks on a time basis like every millisecond or minute, or even on event basis: something changes and needs attention. This task management also makes IEC applicable to a much broader area as just PLCs. It can be used in a broad range of application area’s, without having to learn additional programming languages.

72 Vantagens das POU’s Crie suas próprias bibliotecas de FBs (por tipo de aplicação) FBs são testados e documentados Faça bibliotecas acessíveis em todo o mundo Reutilize o máximo possível Mude da programação para a criação de redes de FBs Economize 40% no próximo projeto The strategy to follow with these Program Organization Units is as follows: You create your own Function Block Libraries (per application area) These FBs you test and document, for instance in the first project. After that you make this library accessible to your whole organization In this wau you improve the re-use of these blocks as much as possible With the next program, you are more creating networks of FBs that already exists, giving you the opportunity to focus on the new topics. In this way one easily can save 40% on this next project. Even figures above 80% are mentioned, but that means that the next project must be quit similar.

73 Processo de Fermentação
Camisa de aquecimento Reagente ácido Reagente básico Válvula de dreno Sensor de pH Sensor de temperatura Válvula de alimentação Agitador The whole process is drawn here. There is a large vessel, which can be filled (Feed Valve) with the liquid, can be heated with the heater band (cooling via convection), which can be stirred via the motor, and where acid and alkali fluid can be added into. Como criar um programa de controle de forma estruturada?

74 Passo 1 : Identificação das interfaces externas do sistema
Sinais de Entrada (sensores): sensor de temperatura sensor de PH posições das válvulas velocidade motor Sinais de Saída (atuadores): válvulas motor aquecedor Step 1 – see slide

75 … acoplamento com os vasos com líquidos principais
Passo 2: Definição dos principais sinais entre o Sistema e o restante do processo Neste exemplo não existe nenhum acoplamento do processo, mas poderia existir, do tipo: … acoplamento com os vasos com líquidos principais … acoplamento com o sistema de transporte / estação de enchimento após o dreno See slide

76 Para o operador foram definidos: … um botão ‘Liga’
Passo 3: Definição de todas as interações com o Operador, intervenções e dados de supervisão Para o operador foram definidos: … um botão ‘Liga’ … um botão ‘Desliga’ … uma entrada ‘Duracao’ Agora estão definidas todas as interfaces Step 3: Definition of all Operator interactions, overrides and supervisory data For the operator we define: …a ‘Start’ button …a ‘Stop’ button …a ‘Duration’ input And with this we have defined all the external interactions

77 ControleValvulas – comando das vávulas para encher e esvaziar o vaso
Passo 4: “Quebrar” o problema de cima para baixo em partições lógicas (funcionalidades) SequenciaPrinc – enchimento, aquecimento, agitação, fermentação, descarga, limpeza. ControleValvulas – comando das vávulas para encher e esvaziar o vaso ControleTemp – controle de temperatura ControleAgitador – controle do motor do agitador (velocidade) ControlepH – controle de pH In Step 4 we make a brake down from the top in logical partitions (meaning logical functional units)

78 Passo 5: Definição das POUs necessárias (Programas e Blocos de Função)
Usando as definições anteriores e Representando na linguagem gráfica de programação Diagrama de Blocos de Função temos … Step 5: Definition of the required POUs (Programs and Function Blocks) Using the definitions of the previous slide and representing it in the graphical programming language Function Block Diagram gives the folowing diagram…

79 Programa de Controle da Fermentação
PosicaoValvulas VelocAgitador SensorTemp SensorpH Duracao Desliga Liga AdicBase AdicAcido VelocMotor Encher Drenar Esfriar Aquecer Entradas Saídas ControleTemp SequenciaPrinc LiberEncher Agitacao pH PV SetPoint Temp Liga Duracao Desliga ControlepH AdicBase AdicAcido ControleAgitador VelocMotor ControleValvulas Encher Drenar Libera Esfriar Aquecer In this case all basic blocks have been defined, which is one of the basic steps needed to convert the problem to a solution (read from left to right side: on the left the inputs, on the right the outputs) The Function Block Main Sequence is linked to the operator inputs. It is supported by the other blocks for control, which are linked to the relevant inputs and outputs. These additional blocks could be blocks that are delivered by your suppliers, like the temperature control block, using a PID control loop. Alternatively, these blocks can be created by yourself. For instance, this is the case with the block Main Sequence. Looking closer to this block, we could structure its sequence with Sequential Function Charts, SFC, as follows:

80 Seqüência principal (MainSequence) em SFC
Apresenta os principais estados do processo S1 Inicialização S2 Enchimento Os Blocos de Ação e as Transições podem ser programados em qualquer uma das quatro Linguagens de Programação IEC S3 Aquecimento S4 Fermentação For the main sequence we would use the structuring tool Sequential Function Chart. We start at the top with the Initialization: since we do not know the status of the system when we first switch it on, we got to check here the position of the valves, etc. Then we start filling till the right level has been reached. Next phase is the heating till the fermentation process starts If it starts, we get to the next phase: the actual fermentation process control part After completion, we harvest, and after that clean, and we are ready to restart at the top. This decomposition gives everybody involved a clear overview which sequences are involved, and how it is further decomposed into the function blocks which can be programmed in any of the four languages. Or, stated differently: our user requirement specification is (nearly) done! S5 Descarga S6 Limpeza

81 Neste exemplo temos apenas um ciclo em modo contínuo
Passo 6: Definição dos tempos do ciclo de scan para as diferentes partes da aplicação Neste exemplo temos apenas um ciclo em modo contínuo O tempo restante pode ser usado por outros ciclos para: …. o sistema de enchimento / transporte … verificação de limites e condições de erro (em uma seqüência paralela) In this example we have in principle only one cycle, which we can run is a continuous mode. Alternatively, we could have it run on a time basis, for instance every 20 msec. The remaining time can be used for additional sequences, for instance checking or controlling the transportation / bottling system during harvesting, or checking all kind of boundary and/or error conditions.

82 Depende do sistema utilizado
Passo 7: Configuração do Sistema: Definição dos Recursos, Tarefas e conexão do programa com o I/O físico Depende do sistema utilizado Inclui o mapeamento do I/O físico com os símbolos usados Mapeamento dos recursos (leia: CPUs do sistema) Definição dos ciclos de scan e eventos (vide Passo 6) This phase is dedicated to the system involved. It includes the physical mapping of the symbols to I/O addresses. By using symbolic representation one creates a far better hardware independence. This is especially valid for the creation of the function blocks, which should be hardware independent. By identifying clearly where the physical mapping is done, rewiring in the filed is a lot easier to accomplish. For instance, exchanging the wiring of two digital inputs means that within the physical mapping one has to change two lines. The rest of the program is still valid, and need no changes. Also here the resources are mapped, meaning which part runs on which processor in the system. IEC support multiprocessing environments, although most of the actual systems still use one processor only for the programs. Last but not least, one has to map the tasks to the scan cycles and events, as defined in step 6. In this way one can have multiple programs in one system, for instance the fermentation process as described here, supported by overall checks and control of the supporting environments, like bottling or the levels in the supplying chain upfront.


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