Controle de Nível Água Icos

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCOW DA FONSECA CEFET-RJ DEPARTAMENTO DE ENSINO SUPERIOR

SIMULAÇÃO DO CONTROLE E SUPERVISÃO DO TRATAMENTO DE ÁGUA DE UM PROCESSO INDUSTRIAL

Por: Camilla Emiliano Bastos da Silva Leandro Brêda Fernandes Trovão Walter Furtado da Silva Júnior Professor Orientador: Alessandro Rosa Lopes Zachi

RIO DE JANEIRO 2006/1

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA CELSO SUCOW DA FONSECA CEFET-RJ DEPARTAMENTO DE ENSINO SUPERIOR

SIMULAÇÃO DO CONTROLE E SUPERVISÃO DO TRATAMENTO DE ÁGUA DE UM PROCESSO INDUSTRIAL

Monografia elaborada segundo as exigências da disciplina Projeto Final de Curso que habilita a graduação em Engenharia Industrial Elétrica com ênfase em Eletrônica.

Por: Camilla Emiliano Bastos da Silva Leandro Brêda Fernandes Trovão Walter Furtado da Silva Júnior

Professor Orientador: Alessandro Rosa Lopes Zachi

RIO DE JANEIRO 2006/1

ii

CEFET-RJ DIRED / BIBCE FICHA CATALOGRÁFICA

2. PROJETO FINAL (Graduação)

S586 Silva, Camilla Emiliano Bastos da Simulação do Controle e Supervisão do Tratamento de Água de um Processo Industrial / Camilla Emiliano Bastos da Silva, Leandro Brêda Fernandes Trovão, Walter Furtado da Silva Júnior. – 2006. xvi, 77f. + Anexos: ilustrações coloridas; tabelas; enc.

Projeto Final (Graduação) Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca, 2006. Bibliografia : f. 77 1.Água – Purificação 2.Abastecimento de água na indústria 3.Controladores programáveis 4.Redes de computadores – Protocolos. I. Título. CDD 628.16

iii

DEDICATÓRIA

À Deus, por nos dar força, persistência e saúde para enfrentarmos desafios e assim conquistá-los. Aos nossos pais, pelos sacrifícios e privações realizados para a nossa formação, pois acreditaram em nosso potencial. Aos nossos irmãos, pela força e incentivo nos momentos difíceis. Às nossas namoradas e namorados, pelo carinho e compreensão em nossa ausência.

iv

AGRADECIMENTOS

Aos Mestres de Engenharia Alcindo Ferreira Filho e Leonardo da Silva Araújo por toda a dedicação, apoio e por todas as noites de estudos. Aos Engenheiros Jorge Luiz dos Santos Bento, Ricardo Albuquerque Caldas e Mário Madureira por confiarem no nosso potencial. Ao Projetista Mecânico Marcio Faria Trovão por todo apoio, dedicação e soluções que nos foram de grande valia neste projeto. Ao Técnico em Eletrônica Walter Furtado da Silva por todo apoio e suporte na realização deste projeto. Aos Técnicos Antônio Henrique Boy, José Ricardo Leal, José Eduardo Chagas, Arthur de Aquino Girão, Nailson Hunguinin, João Azarias Baldovino Alemán, Carlos Alberto da Silva, Camillo Martins e Paulo Henrique de Moura

v

À toda equipe RECAMIC MICHELIN, toda equipe RIOPOL e toda equipe KROMAV por toda a ajuda e incentivo para a realização desse trabalho. Aos Senhores Roberto Gois da ABB, Zenildo da CONAUT, Fernanda da ICOS FLUXO E NÍVEL, Eloi da CONSISTEC, Alex Américo da ECIL e Isaias Pedro da CONEXEL, pela colaboração em equipamentos e materiais doados. A todos aqueles que, contribuíram direta ou indiretamente para a elaboração deste trabalho, pelo incentivo constante e dedicação.

vi

SUMÁRIO

1 – INTRODUÇÃO ................................................................................................. 1 1.1 – CENÁRIO ATUAL ......................................................................................... 1 1.2 – OBJETIVO..................................................................................................... 1 1.3 – ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO ................................................................. 2 2 – CONCEITOS BÁSICOS ................................................................................... 3 2.1 – CLP (CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL)..................................... 3 2.1.1 – HISTÓRICO ............................................................................................... 3 2.1.2 – PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS............................................................. 4 2.1.3 – ESTRUTURA BÁSICA DE FUNCIONAMENTO................. ........................ 6 2.1.4 – PROGRAMAÇÃO DO CLP TWIDO............................................................ 8 2.1.4.1 – INTRODUÇÃO A LINGUAGEM TWIDOSOFT ........................................ 9 2.1.4.2 – OBJETOS DA PROGRAMAÇÃO DO TWIDOSOFT ............................. 11 2.1.4.3 – ENDEREÇAMENTO DE VARIÁVEIS............. ....................................... 13 2.1.4.4 – OBJETOS EM BLOCOS DE FUNÇ ÃO ................................................. 16 2.2 – SOFTWARE DE SUPERVISÃO E CONTROLE ELIPSE SCADA............... 20 2.2.1 – INFORMAÇÕES GERAIS ........................................................................ 20 2.2.2 – MODOS DE OPERAÇÃO......................................................................... 22 2.2.3 – CONFIGURAÇÃO .................................................................................... 23 2.2.4 – CONFIGURAÇÃO ON-LINE..................................................................... 24 2.2.5 – SUPERVISÃO E CONTROLE DE ESTAÇÕES A DISTÂNCIA ................ 24 2.2.6 – DRIVERS DE COMUNICAÇÃO E OPC ................................................... 25 2.2.7 – CONEXÃO ............................................................................................... 25 2.2.8 – INTERFACE GRÁFICA ............................................................................ 26 2.2.9 – LÓGICAS (SCRIPTS)............................................................................... 27 2.2.10 – ALARMES .............................................................................................. 28 2.2.11 – FERRAMENTAS DE DEPURAÇÃO....................................................... 28 2.2.12 – BANCO DE DADOS ............................................................................... 29 2.2.13 – RELATÓRIOS ........................................................................................ 29 2.2.14 – CONFIGURAÇÃO EXIGIDA................................................................... 29 vii

2.3 – PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO MODBUS........................................... 30 2.3.1 – COMUNICAÇÃO ENTRE DISPOSITIVOS MODBUS .............................. 30 2.3.2 – MODOS DE TRANSMISSÃO SERIAL EM REDES MODBUS................. 31 2.3.3 – ENDEREÇAMENTO MODBUS ................................................................ 33 2.3.4 – CÓDIGO DE FUNÇÃO MODBU S ............................................................ 33 2.3.4.1 – LEIA STATUS DE SAÍDA DISCRETA (READ COIL STATUS – CÓDIGO DE FUNÇÃO 01) .................................................................................................. 34 2.3.4.2 – LEIA STATUS DE ENTRADA DISCRETA (READ INPUT STATUS CÓDIGO DE FUNÇÃO 02)................................................................................... 34 2.3.4.3 – LEIA STATUS DE SAÍDA ANALÓGICA (READ HOLDING REGISTERS – CÓDIGO DE FUNÇÃO 03)................................................................................ 35 2.3.4.4 – LEIA STATUS DE ENTRADA ANALÓGICA (READ INPUT REGISTERS – CÓDIGO DE FUNÇÃO 04)................................................................................ 35 2.3.4.5 – FORÇAR O STATUS DE UMA BOBINA (FORCE SINGLE COIL – CÓDIGO DE FUNÇÃO 05)................................................................................... 36 2.3.4.6 – CONFIGURANDO UM ÚNICO REGISTRO (PRESET SINGLE REGISTER – CÓDIGO DE FUNÇÃO 06) ............................................................ 36 2.3.4.7 – FORÇAR O STATUS DE MÚLTIPLAS BOBINAS (FORCE MULTIPLE COILS – CÓDIGO DE FUNÇÃO 15) .................................................................... 37 2.3.5.8 – CONFIGURANDO MÚLTIPLOS REGISTROS (PRESET MULTIPLE REGISTERS – CÓDIGO DE FUNÇÃO 16) .......................................................... 37 2.3.5 – VERIFICAÇÃO DE ERRO MODBUS ....................................................... 37 2.3.5.1 – VERIFICAÇÃO DE ERRO PELO MÉTODO DA PARIDADE (PARITY CHEKING)..................... .......................................................................................

38 2.3.5.2 – VERIFICAÇÃO DE ERRO PELO MÉTODO LRC (MODO ASCII)......... 38 2.3.5.3 – VERIFICAÇÃO DE ERRO PELO MÉTODO CRC (MODO RTU) .......... 38 3 – BANCADA DE SIMULAÇÃO .......................................................................... 39 3.1 – COMPOSIÇÃO DA BANCADA ................................................................... 39 3.2 – DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO DA BANCADA................................ 40 3.3 – PROGRAMA TWIDOSOFT ......................................................................... 41 3.4 – APLICATIVO DE SUPERVISÃO E CONTROLE NO ELIPSE SCADA........ 54 3.4.1 – DESCRITIVOS DE TELAS....................................................................... 55 3.5 – MANUAL DE OPERAÇÃO DA BANCADA.................... .............................. 61 viii

3.5.1 – PROCEDIMENTOS PARA POR A BANCADA EM OPER AÇÃO ............. 61 3.5.2 – VERIFICAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE PROCESSO............................... 61 3.5.3 – CONFIGURAÇÃO DO CLP PARA ATUAR NO MODO OPERACIONAL. 61 3.5.4 – CONFIGURANDO O SUPERVISÓRIO ELIPSE SCADA PARA ATUAR NO MODO OPERACIONAL ....................................................................................... 65 3.5.2 – PROCEDIMENTOS PARA DESLIGAMENTO DA BANCADA ................. 67 4 – HISTÓRICO DA MONTAGEM E DIFICULDADES ENCONTRADAS ............ 68 4.1 – HISTÓRICO DA MONTAGEM .................................................................... 68 4.2 – DIFICULDADES ENCONTRADAS................. ............................................. 72 4.2.1 – VÁLVULA SOLENÓIDE ........................................................................... 72 4.2.2 – BOMBA DE ÁGUA ................................................................................... 72 4.2.3 – CONTRA PORCA..................................................................................... 72 4.2.4 – TRANSMISSOR DE TEMPERATURA NÃO COMPATÍVEL COM PT100 73 4.2.5 – RESISTÊNCIA DE AQUECIMENTO........................................................ 73 4.2.6 – COMUNICAÇÃO MODBUS ENTRE O CLP E O SUPERVISÓRIO ......... 73 5 – CONCLUSÃO................................................................................................. 75 5.1 – COMENTÁRIOS GERAIS ........................................................................... 75 5.2 – SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .......................................... 75 6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 77 7 – ANEXOS ........................................................................................................ 78 7.1 – LISTA DE MATERIAIS ................................................................................ 78 7.2 – DIAGRAMA ELÉTRICO .............................................................................. 80 7.3 – FLUXOGRAMA DE ENGENHARIA............................................................. 81 7.4 – FOLHA DE DADOS (DATASHEETS).......................................................... 82

ix

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 2.1 – Estrutura Básica de um CLP. ............................................................. 7 Figura 2.2 – Ciclo de Processamento dos CLP’s. .................................................. 8 Figura 2.3 – Programação em instrução lista. ...................................................... 10 Figura 2.4 – Programação em Diagrama Ladder. ................................................ 10 Figura 2.5 - Configuração do PID – Parâmetros Gerais....................................... 16 Figura 2.6 - Configuração do PID – Parâmetros de Entrada................................ 17 Figura 2.7 - Configuração do PID – Parâmetros do PID. ..................................... 18 Figura 2.8 - Configuração do PID – Parâmetros de Saída. .................................. 19 Figura 2.9 – Organizer (Organizador). ................................................................. 24 Figura 2.10 - Conexão com CLP.......................................................................... 26 Figura 2.11 – Tela de desenvolvimento do Elipse................................................ 27 Figura 2.12 – Janela de Scripts. ........................................................................... 28 Figura 2.13 - Arquitetura de rede Modbus......... ................................................... 30 Figura 2.14 - Ciclo Pergunta-Resposta entre dispositivo Mestre-Escravo. .......... 31 Figura 2.15 - Rede industrial utilizando o protocolo Modbus................................ 31 Figura 2.16 - Seqüência dos bits usando paridade no modo ASCII..................... 32 Figura 2.17 - Seqüência dos bits usando paridade no modo RTU. ...................... 32 Figura 2.18 - Modelo padrão de um frame Modbus. ............................................ 33 Figura 2.19 – Mensagem Modbus................ ........................................................ 33 Figura 3.1 – Fluxograma de Engenharia da Bancada.......................................... 40 Figura 3.2 - RUNGS 0, 1 e 2 do programa do CLP. ............................................. 43 Figura 3.3 - RUNGS 3, 4 e 5 do programa do CLP. ............................................. 44 Figura 3.4 - RUNGS 6 e 7 do programa do CLP. ................................................. 45 Figura 3.5 - RUNGS 8 e 9 do programa do CLP. ................................................. 46 Figura 3.6 – RUNGS 10 e 11 do program a do CLP. ............................................ 47 Figura 3.7 – RUNGS 12, 13 e 14 do program a do CLP. ...................................... 48 Figura 3.8 – RUNGS 15, 16 e 17 do program a do CLP. ...................................... 49 Figura 3.9 – Gráfico Temperatura x Tempo – PID ativo....................................... 50 Figura 3.10 – RUNGS 18 e 19 do progra ma do CLP. .......................................... 51 Figura 3.11 – RUNGS 20, 21, 22 e 23 do programa do CLP. .............................. 52 x

Figura 3.12 – RUNGS 24, 25, 26, 27 e 28 do p rograma do CLP. ........................ 53 Figura 3.13 – Tela Inicial do Sistema de Supervisão e Controle.......................... 56 Figura 3.14 – Tela Principal do Siste ma de Supervisão e Controle. .................... 57 Figura 3.15 – Telas para acionamento e desligamento das válvulas ................... 57 Figura 3.16 – Tela de acionamento e desligamento da bomba............................ 58 Figura 3.17 – Tela de Temperatura do Tanque de Tratamento............................ 59 Figura 3.18 – Indicação de Nível e de Válvula Aberta/Fechada........................... 59 Figura 3.19 – Tela Créditos do Sistema de Supervisão e Controle...................... 60 Figura 3.20 – Iniciando o TwidoSoft. .................................................................... 62 Figura 3.21 – Abrindo o programa Simulação de um Tratamento de Água Automatizado. ............................................................................................... 62 Figura 3.22 - Botão “Connect”. ............................................................................. 63 Figura 3.23 – Carregando o programa para o CLP. ............................................. 63 Figura 3.24 – Colocando o CLP em Run.............................................................. 64 Figura 3.25 – Desconectando o CLP. .................................................................. 64 Figura 3.26 – Iniciando Elipse Scada. .................................................................. 65 Figura 3.27 – Abrindo aplicação Simulação de um Tratamento de Água Automatizado. ............................................................................................... 66 Figura 3.28 – Iniciando a Aplicação no Elipse Scada........................................... 66 Figura 4.1 – Montagem dos suportes................. .................................................. 68 Figura 4.2 – Parte estrutural e hidráulica. ............................................................ 69 Figura 4.3 – Parte hidráulica completa e conexão elétrica dos instrumentos....... 69 Figura 4.4 – Início da montagem do painel elétrico e suas conexões. ................. 70 Figura 4.5 – Painel Elétrico. ................................................................................. 70 Figura 4.6 - Teste e melhoria do Supervisório Elipse........................................... 71 Figura 4.7 – Bancada em plena operação. .......................................................... 71

xi

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 – Operandos em instrução Booleana. ................................................ 12 Tabela 2.2 – Objetos em palavra. ........................................................................ 13 Tabela 2.3 – Formato para endereçamento de memórias internas...................... 14 Tabela 2.4 – Elementos no formato de endereçamento....................................... 14 Tabela 2.5 – Formato de extração de bit de uma palavra . ................................... 14 Tabela 2.6 – Formato de endereçamento de memórias internas constantes e de sistema................. ......................................................................................... 14 Tabela 2.7 – Endereçamento de memórias internas constantes e de sistema. ... 15 Tabela 2.8 – Formato de endereçamentos de entradas e saídas. ....................... 15 Tabela 2.9 – Formato para endereçar entradas e saídas analógicas. ................. 15 Tabela 2.10 – Funções mais utilizadas no protocolo Modbus .............................. 34 Tabela 3.1 - Mapa de memóri a do CLP. .............................................................. 42 Tabela 3.2 - Endereçamento dos TAG's no Elipse Scada.................................... 54

xii

LISTA DE ABREVIATURAS

A/D – Analógico para digital; ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas; AQ – Resistência de Aquecimento; ASCII - American Standard Code for Information Interchange, Padrão Americano de Codificação para Trocas de Informações; CEP – Controle Estatístico de Processos; CLP ou PLC – Controlador Lógico Programável; CPU – Central Processing Unit, Unidade Central de Processamento; CRC – Cyclical Redundancy Check, Verificação Redundante Cíclica; D/A – Digital para analógico; DAC – Cartão de Aquisição de Dados; DAO - Data Access Objects, Objetos de Acesso aos Dados; DDE – Dynamic Data Exchange, Troca de Dados Dinâmica; E/S ou I/O – Entradas e saídas; FL – Filtro; HSH – Chave para abrir ou ligar através do software de supervisão; HSL – Chave para fechar ou desligar através do software de supervisão; IED – Intelligent Electronic Devices, Dispositivos Eletrônicos Inteligentes; LAH – Alarme de Nível Alto; LAL – Alarme de Nível Baixo; LRC – Longitudinal Redundancy Check, Verificação Redundante Longitudinal; LSH – Chave de Nível Alto; LSL – Chave de Nível Baixo; MB – Megabytes; M-B – Motor de Bomba; MMI, HMI ou IHM – Man Machine Interface, Interface Homem Máquina; NEMA – National Electrical Manufacturers Association; ODBC – Open Database Connectivity, Conectividade Aberta do Banco de Dados; PID – Compensador Proporcional Integral Derivativo; Pop-up – Tela que se abre sem que as outras precisem ser fechadas; xiii

PWM – Pulse Width Modulate, Modulação por Largura de Pulso; RAM – Random Access Memory, Memória de Acesso Aleatório; RTU – Remote Terminal Units, Unidades Remotas Terminais; RUNG – Linha do programa do Controlador Lógico Programável; SDCD – Sistemas Distribuídos para Controle Digital; Shutdown – Desligamento total do sistema. SOE – Sequenciamento de Eventos; T – Tanque; TAG – Código de Identificação de instrumentos ou memórias internas; TAH – Alarme de Temperatura Alta; TI – Indicador de Temperatura; TSH – Chave de Temperatura Alta; TT – Transmissor de Temperatura; XV – Válvula ON/OFF; XY – Relé ou contatora atuando em uma válvula solenóide; YY – Relé ou contatora; ZLHL – Indicação de válvula aberta ou fechada;

xiv

RESUMO

Este projeto simulará o controle e a supervisão de um processo de tratamento de água industrial, utilizando uma pequena planta pra tal simulação. Serão utilizados um Controlador Lógico Programável (CLP) da família Twido Telemechanique, do fabricante Schneider Electric, atual Merlin Gerin, e outros tipos de equipamentos, tais como chaves de nível, termopar, transmissores de temperatura, chave contatora, controle de temperatura, entre outros, também utilizamos um microcomputador com o software de supervisão e controle Elipse Scada como interface homem-máquina (IHM), para a visualização e operação do processo, utilizando o protocolo de comunicação Modbus da Modicon.

xv

ABSTRACT This project simulate the control and the supervision of a industrial water treatment process, using a small plant for such simulation. It was used a Programmable Logical Controller (PLC) of the Twido Telemechanique family, and other types of equipment, such as: level switches, thermocouple sensor, temperature transmitters, contactora, temperature control, among others, it was also used a microcomputer with the supervision and control software Elipse Scada as man-machine interface (MMI), for the visualization and process operation, using Modicon Modbus communication protocol.

xvi

1 – INTRODUÇÃO 1.1 – CENÁRIO ATUAL

Com o advento de novas tecnologias e o mercado de trabalho cada vez mais competitivo, o engenheiro deve possuir conhecimentos não apenas em sua área, mas também de todas as etapas de um processo industrial. Devido ao crescimento da automação industrial, desenvolvemos a bancada didática: Simulação do Controle e Supervisão do Tratamento de Água de um Processo Industrial. Para o desenvolvimento deste projeto, foi feito o uso do Controlador Lógico Programável (CLP) Telemecanique Twido, o Software de Supervisão e Controle Elipse Scada e o protocolo de comunicação Modbus. Serão demonstrados os passos utilizados para a elaboração do programa do CLP, do software de Supervisão e Controle e os principais conceitos do protocolo de comunicação Modbus. 1.2 – OBJETIVO O objetivo desse projeto é de oferecer ao aluno de engenharia elétrica do CEFET/RJ a oportunidade de ampliar e aprofundar seus conhecimentos na área de automação industrial, o mesmo proporcionará um contato prático com os instrumentos, equipamentos e softwares utilizados em sistemas automatizados no âmbito industrial.

1

1.3 – ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO No capítulo 2 discute-se os conceitos básicos do Controlador Lógico Programável, do software de programação do CLP (TwidoSoft), sobre o software de Supervisão e Controle Elipse Scada e sobre o protocolo de comunicação Modbus. No capítulo 3 aborda-se a bancada de simulação, sua composição, descrição do funcionamento, o programa do CLP, as telas do software de Supervisão e Controle, e o manual de operação. No capítulo 4 aborda-se o histórico da montagem da bancada e as dificuldades encontradas durante a execução do projeto.

2

2 – CONCEITOS BÁSICOS 2.1 – CLP (CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL) Definição segundo a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas): É um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais. Definição segundo a NEMA (National Electrical Manufacturers Association): Aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para o armazenamento interno de instruções para implementações específicas, tais como lógica, seqüenciamento, temporização, contagem e aritmética, para controlar, através de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos. 2.1.1 – HISTÓRICO O Controlador Lógico Programável, ou simplesmente CLP, tem revolucionado os comandos e controles industriais desde seu surgimento na década de 70. Antes do surgimento dos CLPs as tarefas de comando e controle de máquinas e processos industrias eram feitas por relés eletromagnéticos, especialmente projetados para este fim [11]. O controlador programável nasceu praticamente dentro da indústria automobilística americana, especificamente na Hydromic Division da General Motors, em 1968, devido à grande dificuldade de se mudar a lógica de controle de painéis de comando a cada mudança na linha de montagem. Estas mudanças

3

implicavam em altos gastos de tempo e dinheiro. A primeira geração de CLPs utilizou componentes discretos como transistores e CIs com baixa escala de integração. Sob a liderança do engenheiro Richard Morley foi preparada uma especificação que refletia os sentimentos de muitos usuários de relés, não só da indústria automobilística como de toda a indústria manufatureira. Nascia assim a indústria de controladores programáveis, hoje com um mercado mundial estimado em 4 bilhões de dólares anuais, que no Brasil é estimado em 50 milhões de dólares anuais. Este equipamento foi batizado nos Estados Unidos como PLC (Programmable Logic Controller), em português CLP (Controlador Lógico Programável) e este termo é registrado pela Allen Bradley (fabricante de CLPs).[11] Hoje os CLPs oferecem um considerável número de benefícios para aplicações industriais, que podem ressaltar numa economia que excede o custo do próprio equipamento (CLP). As vantagens de sua utilização, comparados a outros dispositivos de controle industrial, incluem: menor ocupação de espaço, menor potência elétrica requerida, reutilização, e reprogramável, caso ocorram mudanças de requisitos de controle, maior confiabilidade, fácil manutenção, maior flexibilidade, satisfaz um maior número de aplicações, permite a interface através de rede de comunicação com outros CLP’s e microcomputadores, maior facilidade e rapidez na elaboração de projetos, entre outras. Todas estas considerações mostram a evolução de tecnologia, tanto de hardware quanto de software, o que permite o seu acesso a um maior número de pessoas tanto nos projetos de aplicação de controladores programáveis quanto na sua programação. 2.1.2 – PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS Os CLP’s são microcomputadores de propósitos específicos dedicados para o controle de processos. Esses dispositivos foram desenvolvidos para o controle de sistemas com entradas e saídas binárias (de dois estados apenas: ligado - desligado, alto - baixo, etc.); porém, hoje têm adquirido muitas outras 4

funções com alta confiabilidade, como é o caso de tratamento de sinais analógicos, controle contínuo multi-variáveis, controle de posição de alta precisão, etc. Algumas características mais relevantes são: Caráter modular dos CLP's: permite adequar o controlador para qualquer aplicação, já que o projetista especifica só o número e tipos de módulos que precisa de acordo com o número de entradas, saídas e outras funções, que requer o processo a ser controlado, adequando-se o controlador à aplicação. Flexibilidade dada pela programação: podem ser aplicadas a qualquer tipo de processo e facilmente modificadas, sem alterar a instalação. Comunicação: cada fabricante possui redes de comunicação proprietárias e possibilidades para comunicação com outros CLP's ou componentes como inversores de freqüência, o que possibilita a distribuição de tarefas de controle e a centralização das informações através de computadores, onde rodam aplicativos de supervisão. Diversos meios físicos são possíveis, como fios trançados, fibras ópticas ou ondas de rádio. Redundância: quando o sistema assim o requer, são fornecidos módulos e CPU's (Unidade Central de Processamento) redundantes (com mais de uma CPU) que garantem uma altíssima confiabilidade de operação até nos processos mais exigentes. As linguagens de programação desenvolvidas são fundamentalmente representadas de três formas: redes de contatos: similar aos esquemas elétricos de relés e contatores; Blocos funcionais: similares aos esquemas elétricos de circuitos digitais (AND, OR, XOR, etc.), Lista de instruções mnemônicas: similares aos programas escritos em assembler. Os CLP's nasceram para substituir relés na implementação de intertravamentos (lógicas de controle para atuação nos equipamentos) e controle seqüencial, se especializando no tratamento de variáveis digitais. É caracterizado por: fornecimento via projeto de integração, sistema divido em diversas CPU's de CLP's a fim de obter melhor performance em aplicações críticas. Redundância 5

proporcionada pela duplicação de cartões de E/S (entrada/saída), fontes e CPU's, redes de comunicação antes proprietárias, agora buscam obedecer a padrões internacionais. Uso recente de fibras óticas, total liberdade de escolha de parceiros de equipamentos e engenharia, programação de supervisório (software de supervisão e controle) independente da programação do CLP, as variáveis devem ser definidas duas vezes, na base de dados do supervisório e no programa do CLP, tecnologia em geral aberta, muito eficiente no tratamento de variáveis discretas com poder e flexibilidade crescentes no tratamento de variáveis analógicas, hardware e software padrões de mercado, custos globais baixos quando comparado a SDCD (Sistemas Distribuídos para Controle Digital). 2.1.3 – ESTRUTURA BÁSICA DE FUNCIONAMENTO O controlador programável tem sua estrutura baseada no hardware de um computador, tendo, portanto, uma unidade central de processamento (CPU), interfaces de entrada e saída e memórias. A figura 2.1 ilustra a estrutura básica de um CLP. As principais diferenças em relação a um computador comum estão relacionadas à qualidade da fonte de alimentação, que possui características ótimas de filtragem e estabilização, interfaces de E/S imune a ruídos e um invólucro específico para aplicações industriais. Possuem também um terminal usado para programação do CLP. Dentre as partes integrantes desta estrutura temos: CPU, memória, E/S (Entradas e Saídas), terminal de Programação.

6

Figura 2.1 – Estrutura Básica de um CLP. Os sinais de entrada e saída dos CLP’s podem ser digitais ou analógicas. Existem diversos tipos de módulos de entrada e saída que se adequam as necessidades do sistema a ser controlado. Os módulos de entrada e saídas são compostos de grupos de bits, associados em conjunto de oito bits (um byte) ou conjunto de dezesseis bits, de acordo com o tipo da CPU. As entradas analógicas são módulos conversores A/D, que convertem um sinal de entrada em um valor digital, normalmente de 12 bits (4096 combinações). As saídas analógicas são módulos conversores D/A, ou seja, um valor binário é transformado em um sinal analógico. Os sinais dos sensores são aplicados às entradas do controlador e a cada ciclo (varredura) todos esses sinais são lidos e transferidos para a unidade de memória interna (denominada memória imagem de entrada). Estes sinais são associados entre si e aos sinais internos. Ao término do ciclo de varredura, os resultados são transferidos à memória imagem de saída e, então, aplicados aos terminais de saída. Este ciclo é ilustrado na figura 2.2.

7

Figura 2.2 – Ciclo de Processamento dos CLP’s.

2.1.4 – PROGRAMAÇÃO DO CLP TWIDO O Controlador Lógico Programável utilizado neste projeto é o Telemecanique Twido do fabricante Schneider Electric, atual Merlin Gerin. Este CLP usa o TwidoSoft (versão 3.2), que é um software de desenvolvimento em ambiente gráfico, para criação, configuração e manutenção dos controladores desta família. Este software foi desenvolvido para o sistema operacional Windows (32-bit) utilizados em computadores pessoais (PC). Os sistemas operacionais no qual o TwidoSoft pode operar são: Microsoft Windows 98 Segunda Edição, Microsoft Windows 2000 Professional e Microsoft Windows XP. As principais características do TwidoSoft são: •

Interface com o usuário padrão Windows,

•

Programação e configuração de controladores Twido,

•

Controle e comunicação. A configuração mínima do computador para utilizar o TwidoSoft é: 8

•

Pentium 300MHz,

•

128 MB de memória RAM,

•

40 MB de espaço livre no disco rígido. Conforme será visto no decorrer desta monografia, a especificação do

computador utilizado é inferior ao que o software relata como plataforma mínima de processamento. 2.1.4.1 – INTRODUÇÃO A LINGUAGEM TWIDOSOFT Um Controlador Lógico Programável lê entradas, escreve nas saídas e resolve lógicas baseadas em um programa de controle. Criar um programa de controle para um controlador Twido consiste em escrever uma série de instruções em uma linguagem de programação. Antes de iniciar a programação do CLP se faz necessário configurar no próprio TwidoSoft qual será a CPU (Base Controller) utilizada e qual será o protocolo de comunicação entre o CLP e o computador, e os cartões de entrada e saída (analógicos ou digitais) adicionais se forem utilizados. Para o este projeto, utilizou-se a CPU TWDLCA24DRF, o protocolo de comunicação é o MODBUS, e o cartão de entradas e saídas analógicas adicional TWDAMM3HT (2 entradas e 1 saída). As seguintes linguagens podem ser usadas para criar um programa de controle para o Twido: linguagem em Instrução Lista e diagramas em Ladder. Instruções em lista: consiste em uma série de instruções que serão executadas seqüencialmente pelo controlador. A figura 2.3 ilustra um exemplo de uma programação em instrução lista:

9

Figura 2.3 – Programação em instrução lista. Diagrama Ladder: São similares aos diagramas lógicos, que representam circuitos lógicos de controle, utilizando elementos gráficos como bobinas, contatos e blocos que representam instruções. A programação em diagrama Ladder foi à utilizada para o desenvolvimento do projeto. A figura 2.4 ilustra um exemplo de programação em diagrama Ladder:

Figura 2.4 – Programação em Diagrama Ladder.

10

2.1.4.2 – OBJETOS DA PROGRAMAÇÃO DO TWIDOSOFT Os objetos palavra (Word) e bit são válidos se estiverem alocados na memória do controlador. Para isso, eles precisam ser usados em uma aplicação antes de serem carregados para o controlador. Objetos em bit: São variáveis usadas como operandos e testadas por instruções Booleanas. Existem cinco tipos de objetos em bits neste programa, são eles: bits de Entrada/Saída, bits internos (bits de memória), bits de sistema, bits de passo, bits extraídos de palavras. Abaixo segue a tabela 2.1 que descreve todos os principais objetos em bit que são usados como operandos em instruções booleanas:

11

Tipo Valores Imediatos

Descrição 0 ou 1 (Verdadeiro ou Falso) Esses bits são as “imagens lógicas” dos estados

Endereço ou Valor 0 ou 1

Entradas/Saídas

elétricos dasEles entradas saídas. são ou armazenados na memória e atualizados durante cada scan do programa do CLP São usadas para armazenar valores intermediários enquanto um programa está sendo executado De %S0 até %S127 que monitoram a operação correta do controlador e a correta execução do programa

%Ix.y.z %Qx.y.z

Memória Interna

Sistema

Corresponde saídas dos blocos deasfunção. Blocos de Função Essas saídas podem ser diretamente conectadas ou usadas como um objeto Blocos de funções Blocos de Função programados usando Reversíveis programação reversível. Um dos 16 bits em algumas Extraídos de Palavras palavras pode ser extraído como um bit operando Bit de etapa é ativado quando uma etapa correspondente estiver ativo, Etapas Grafcet e desativado quando a etapa correspondente estiver desativada

%Mi

%Si

%TMi.Q (Temporizadores) %Ci.P (Contadores) Entre outros E, D, F, Q, TH0, TH1 Variável

%Xi

Tabela 2.1 – Operandos em instrução Booleana. Em cada determinado tempo, o programa do CLP verifica os estados das entradas e saídas do controlador. Objetos em Palavra (Word): Objetos em palavra são endereçados no formato de palavras de 16 bits que são armazenadas na memória e podem conter

12

um valor inteiro entre -32768 e 32767 (exceto para as funções de contadores rápido que ficam entre 0 e 65535). A tabela 2.2 lista os objetos em palavra. Palavra Valores Imediatos

Memória Interna (palavras internas)

Constantes

Descrição São valores inteiros que tem o mesmo formato 16 bits, que são associados diretamente para essas palavras. Podem estar na base 10 (decimal) ou na base 16 (hexadecimal). Usadas para operações com dados na memória. Os endereços vão de %MW0 até %MW255 e são lidas e escritas diretamente no programa. São constantes numéricas ou alfanuméricas. Eles podem ser modificados pelo programador durante a configuração. Elas vão de %KW0 até %KW63 e são memórias que só podem ser lidas. Tem as seguintes funções: Prover acesso aos dados que chegam diretamente para o controlador para leitura; Ajustar operações do programa (por exemplo: ajustar blocos contadores). Correspondem aos parâmetros ou valores dos blocos de função. São os valores que são adquirido ou enviados nos módulos de entrada/saída analógica (%IWi.j, %QWi.j). O programador pode extrair um determinado bit de uma palavra, por exemplo: %MWi:Xk, onde k é o bit ao qual o programador quer extrair da palavra. •

Sistema

•

Blocos de Função Entradas/Saídas Analógicas Bits Extraídos

Tabela 2.2 – Objetos em palavra.

2.1.4.3 – ENDEREÇAMENTO DE VARIÁVEIS Endereçamento de Objetos em Bit: A tabela 2.3 ilustra o formato do endereço de memórias internas e de sistema:

13

%

M,S

i

Símbolo

Tipo do Objeto

Número

Tabela 2.3 – Formato para endereçamento de memórias internas. A tabela 2.4 descreve os elementos no formato de endereçamento: Grupo Símbolo

Item %

Descrição Sempre precede as variáveis do software. Memória Interna. Memória de Sistema. Número índice da memória.

Tipo do Objeto M S Número I

Tabela 2.4 – Elementos no formato de endereçamento. A tabela 2.5 descreve os elementos no formato de endereçamento extraindo bits da palavra %

PALAVRA:X

k

Símbolo Endereço da palavra Posição do bit (0-15) Tabela 2.5 – Formato de extração de bit de uma palavra.

Endereçamento de Objetos em Palavra: A tabela 2.6 ilustra o formato do endereço de memórias internas, constantes e de sistema: %

M,K ou S

W

i

Símbolo

Tipo de Objeto

Formato

Número

Tabela 2.6 – Formato de endereçamento de memórias internas constantes e de sistema. A tabela 2.7 lista o endereçamento de objetos em palavras.

14

Grupo

Item

Símbolo

%

Tipo do Objeto

M

Formato Número

K

Descrição Sempre precede as variáveis do software. Memória Interna. Constantes (só podem ser alteradas

S W I

pelo programador). Memória de Sistema. Palavra de 16 bits Número índice da memória.

Tabela 2.7 – Endereçamento de memórias internas constantes e de sistema.

Endereçamento de Entradas e Saídas: Cada ponto de entrada/saída na configuração do controlador Twido possui um endereço único. Por exemplo, o endereço “%I0.0.4” é designado para a entrada 4 do controlador. A tabela 2.8 ilustra o formato do endereço de entradas e saídas: %

I,Q

x.

y.

z

Símbolo

Tipo de Objeto

Posição do Tipo E/S

Numero do Contador

Canal

Tabela 2.8 – Formato de endereçamentos de entradas e saídas.

analógicas: % Símbolo

A tabela 2.9 ilustra o formato para endereços de entradas e saídas I,Q W Tipo de Objeto Formato

x. Posição do Tipo E/S

y. Controlador

Tabela 2.9 – Formato para endereçar entradas e saídas analógicas.

15

2.1.4.4 – OBJETOS EM BLOCOS DE FUNÇÃO Os objetos em blocos de função correspondem aos blocos contadores, temporizadores, funções matemáticas, funções lógicas e PID. Porém, no bloco PID é preciso configurá-lo antes de utilizá-los como bloco de função. Configurando o PID – Compensador Proporcional Integral e Derivativo Para configurar o bloco PID são necessárias quatro fases distintas: •

Aquisição dos dados, que contempla a medida dos sensores do processo;

•

Setpoint (variável interna, definida pelo programador);

•

Execução do algoritmo regulador do PID;

•

Envio para a saída do controlador, adaptada segundo as características do atuador (PWM – Pulse Width Modulate ou saída analógica)

Configuração do PID – Parâmetros Gerais

Figura 2.5 - Configuração do PID – Parâmetros Gerais.

16

Campos para a configuração: PID Number – Define o número do Operation Mode – Modo que o

PID que está sendo configurado.

PID está operando.

Configuração do PID – Parâmetros de Entrada

Figura 2.6 - Configuração do PID – Parâmetros de Entrada. Campos para a configuração: Measure – Variável que será utilizada como variável de entrada.

17

– Habilita o PID a converter o valor mínimo e máximo de entrada diferentes dos configurados em seu cartão analógico. Conversion

Alarms

– Habilita a associação de alarmes (alto e baixo) a variáveis do

CLP. Configuração do PID – Parâmetros do PID

Figura 2.7 - Configuração do PID – Parâmetros do PID. Campos para a configuração do PID: – Valor em que o controlador deve manter o processo (por exemplo manter a temperatura em 50º Celsius). Setpoint

18

– Parâmetros do PID, isto é, os ganhos do compensador proporcional (Kp), integral(Ti) e derivativo(Td). Parameters

Sampling Period – Período de amostragem (atualização) do

PID.

Configuração do PID – Parâmetros de Saída

Figura 2.8 - Configuração do PID – Parâmetros de Saída. Campos para a configuração do PID: – Define o tipo de ação do PID, as opções são: direta, reversa ou com endereço de bit. Action

19

Limits – Limita a saída do PID em um valor mínimo e Output Analog

máximo.

– Associa a saída do PID à uma variável ou saída analógica

(%IW ou %MW). – Habilita a ação do PWM e associa a saída do PID à uma variável ou saída discreta (%I ou %M). Output PWM

2.2 – SOFTWARE DE SUPERVISÃO E CONTROLE ELIPSE SCADA O Software de Supervisão e Controle (supervisório) Elipse é de propriedade da Elipse Software Inc., que é uma empresa brasileira estabelecida há mais de 10 anos no mercado, desenvolvendo soluções em software para automação e interfaces para os mais variados sistemas. A função do supervisório é visualizar e controlar o processo à distância, por meio de uma interface homem-máquina (IHM) e um protocolo de comunicação, estão presentes nas salas ou estações de controle de plataformas petrolíferas, indústrias, subestações, entre outras. No Brasil o software da Elipse é utilizado pelas principais indústrias, nos mais diversos ramos de atividades. No mercado internacional a Elipse Software conta com representantes em diversos países, distribuindo e divulgando software brasileiro, com qualidade, disponível em quatro línguas: inglês, espanhol e alemão e português. 2.2.1 – INFORMAÇÕES GERAIS Disponível em todas as plataformas da Microsoft Windows (atuais), o software Elipse SCADA é uma ferramenta para a criação e execução de aplicativos de supervisão e controle de processos de qualquer tipo. Através da coleta de informações de qualquer equipamento externo, pode-se apresentar dados em tempo real e de forma gráfica ao operador, tratando estas informações de várias maneiras, como armazenamento histórico, geração de relatórios, conexão remota, dentre outras possibilidades.

20

O software Elipse pode ser utilizado em vários tipos de aplicações, desde o chão de fábrica, passando por sistemas de segurança, até automação predial, por tratar-se de uma ferramenta para criação de interfaces gráficas que permite a comunicação com qualquer equipamento de mercado, sendo uma das melhores escolhas para qualquer projeto de supervisão e controle, se destacando nas áreas de sistemas elétricos (CEEE, CESP e Elektro), automação predial (Banco Itaú de São Paulo), química e petroquímica (Dupont, Gessy Lever, Petrobras, Alcoa, entre outras), alimentos (Avipal, Sadia, Perdigão, Nestlé, Batavo, entre outras) e indústrias automobilísticas (Ford, Fiat, Volkswagen, GM, Mercedes e Recapagem Michelin) [10]. O Elipse Scada está disponível em quatro versões. Estas versões se diferenciam na sua funcionalidade, cada uma acrescentando recursos em relação a versão anterior. A seguir podemos observar as características de cada versão: É indicada para aplicações simples, como por exemplo, uma interface com o operador para monitoração de acionamentos. As informações recebidas pelo View estão disponíveis também para outras aplicações que possam trabalhar com DDE (Dynamic Data Exchange). Essa é a versão que foi utilizada para desenvolver o projeto. Versão View:

Neste módulo estão disponíveis: Funções de monitoramento e controle; Comunicação com CLP’s via drivers DLL, inclusive em blocos; Objetos de tela para a produção de interfaces, como por exemplo, botões, medidores (gauges), caixas de texto, gráficos de barra e tendências, imagens, animações, alarmes e outros; importação de imagens de editores gráficos, como por exemplo, Corel Draw! e Microsoft Paint; Alarmes; controle de acesso através de lista de usuários (autenticações); servidor DDE; programação e automação de processos através da sua exclusiva linguagem de programação baseada em scripts, o Elipse Basic (que falaremos mais tarde); servidor de aplicações remotas. Esta versão é indicada para aplicações de médio porte, onde é necessário armazenamento de dados, tratamento de informações e criação de relatórios complexos. Nesta versão estão Versão MMI (Man Machine Interface):

21

disponíveis além das características da versão View, as seguintes: Históricos, receitas e relatórios; Suporte a CEP (Controle Estatístico de Processos); Novos objetos de tela: Browser e Alarmes tipo Histórico; Resumo de alarmes em disco. Versão Professional (PRO):

É indicada para aplicações de qualquer porte,

que envolvam comunicação de rede, seja local ou remota ou ainda que necessitem de troca de informações entre bancos de dados. A versão Professional possui, além de todas as características da versão MMI, as seguintes funções: suporte a ODBC (Open Database Connectivity); suporte a DAO (Data Access Objects); suporte a DDE (Dynamic Data Exchange) e NetDDE, com servidor e cliente; age como servidor e também cliente de aplicações remotas. Especialmente desenvolvida para a supervisão de subestações e sistemas elétricos. Permite conexão em IED ( Intelligent Electronic Devices) e RTU ( Remote Terminal Units) através de qualquer protocolo de comunicação, inclusive IEC870-5/DNP3.0. Utiliza base de tempo real local, permitindo sequenciamento de eventos (SOE) com precisão de 1 ms e oscilografia, transparência e visualização de formas de onda, tanto em estações locais com sistemas telesupervisionados. Versão Power:

2.2.2 – MODOS DE OPERAÇÃO O Elipse Scada possui três módulos para sua operação: Configurador, e Master. O módulo ativo é definido a partir de um dispositivo de proteção (hardkey) que é acoplado ao computador. Enquanto que os módulos Configurador e Master foram especialmente desenvolvidos para a criação e o desenvolvimento de aplicativos, o módulo Runtime permite apenas a execução destes. Neste módulo não é possível qualquer alteração no aplicativo por parte do usuário. Runtime

Na ausência do hardkey, o software pode ainda ser executado em modo Demonstração (DEMO). Como não necessita do hardkey, o modo Demo pode ser utilizado para a avaliação do software. Ele possui todos os recursos existentes no módulo Configurador, com exceção de que trabalha com um máximo de vinte tags 22

(variáveis de processo) e permite a comunicação com equipamentos de aquisição de dados por até duas horas. Neste modo, o software pode ser livremente reproduzido e distribuído. Os módulos Runtime e Master estão também disponíveis em versões Lite que possuem as mesmas características, porém são limitadas em número de tags: Lite 75 com setenta e cinco tags e Lite 300 com trezentos tags. 2.2.3 – CONFIGURAÇÃO O Elipse SCADA apresenta uma maneira muito simples e fácil para a criação, organização e documentação dos aplicativos chamada Organizer (Árvore do Aplicativo). Através do Organizer o usuário tem acesso a todos os elementos do sistema navegando em uma árvore hierárquica que fornece uma visão geral do aplicativo, “organizando” naturalmente o trabalho de configuração e documentação do mesmo. Essa árvore hierárquica está ilustrada na figura 2.9.

23

Figura 2.9 – Organizer (Organizador). 2.2.4 – CONFIGURAÇÃO ON-LINE O usuário pode modificar qualquer parâmetro interno ou externo da aplicação em tempo de execução, pois todos os atributos de objetos são abertos ao usuário, desde um limite de alarme ou nome de arquivos até a cor e posição de um objeto na tela. Existe também a possibilidade de edição do aplicativo através da ferramenta de configuração on-line, onde se pode modificar o aplicativo sem a necessidade de interromper a execução do mesmo. 2.2.5 – SUPERVISÃO E CONTROLE DE ESTAÇÕES A DISTÂNCIA O Elipse Scada fornece soluções para conexão com outras aplicações via qualquer meio físico, seja uma INTRANET (via protocolos TCP/IP ou IPX/SPX), INTERNET, via linha discada baseando-se no conceito de Aplicações Remotas,

24

onde os dados de uma aplicação qualquer (servidor) são acessados por um cliente, que poderá realizar a leitura e escrita de qualquer parâmetro. 2.2.6 – DRIVERS DE COMUNICAÇÃO E OPC A Elipse conta hoje com mais de duzentos drivers para comunicação com os equipamentos mais utilizados no mercado. No Elipse Scada não há limitações lógicas de números de equipamentos ou drivers de comunicação, sendo que uma mesma aplicação pode conter vários tipos de conexões, através de portas seriais, Ethernet, modem ou outras redes específicas. O Elipse atua, ainda, com cliente OPC de qualquer servidor OPC padrão. A configuração é simples, podendo-se acessar diretamente toda base de dados do servidor. 2.2.7 – CONEXÃO Existem várias maneiras de se trocar informações com qualquer equipamento de aquisição de dados, tais como CLP’s (Controladores Lógicos Programáveis), DAC’s (Cartões de Aquisição de Dados), RTU’s (Unidades Remotas), controladores e outros tipos de equipamentos. Conexão Remota com CLP: Além disso, os drivers desenvolvidos pela Elipse Software também oferecem a possibilidade de comunicação via linha discada ou rádio-modem com qualquer CLP de mercado que possua interface serial RS232/RS485, com tratamento automático da conexão, o que o torna versátil em aplicações de telemetria e acesso remoto. Caso o equipamento remoto (CLP) possua capacidade de discagem, os drivers também estão prontos para receber ligações, a fim de serem informados sobre eventos específicos, como por exemplo uma ocorrência de alarme.

25

Figura 2.10 - Conexão com CLP. 2.2.8 – INTERFACE GRÁFICA A criação da interface com o usuário é feita de maneira simples e rápida. Estão disponíveis recursos como animações, displays, gráficos de tendência de vários tipos (linhas, área, barras, XY), botões, etc…, que são ligados diretamente com as variáveis de campo (Tags). Também podem ser utilizados desenhos de qualquer editor gráfico. Além disso, o Elipse SCADA conta com uma biblioteca gráfica de desenhos mais utilizados, de modo a facilitar a criação de sinópticos. O usuário ainda pode escolher entre utilizar o mouse, teclado ou touchscreen para acessar as telas de supervisão. A figura a seguir ilustra a Tela de desenvolvimento do Elipse com suas funções básicas descritas.

26

Figura 2.11 – Tela de desenvolvimento do Elipse. 2.2.9 – LÓGICAS (SCRIPTS) A fim de promover maior flexibilidade e possibilitar a realização de tarefas mais complexas, o usuário pode lançar mão de uma linguagem de programação interativa, que utiliza a maioria dos recursos de linguagens de alto nível como o Visual Basic ou Visual C++. A linguagem utilizada, chamada Elipse Basic, permite definir lógicas ou criar sequências de atitudes através de funções específicas. Os Scripts são orientados a eventos, sendo que serão executados mediante a especificação de um acontecimento, como o pressionar de uma tecla, a mudança de uma variável ou ainda a cada intervalo regular de tempo, dentre outros eventos. Para auxiliar a construção dos scritps, o App Browser permite navegar pela aplicação, copiando automaticamente qualquer função, atributo ou propriedade que se deseja sem a necessidade de digitação.

27

Figura 2.12 – Janela de Scripts. 2.2.10 – ALARMES A Estrutura de alarmes do Elipse SCADA permite ao usuário definir até 999 níveis de prioridade e quatro intervalos de atuação para cada alarme, além de possibilitar a associação de diferentes tarefas a cada um deles. O usuário pode também, em execução, alterar limites, habilitar/desabilitar e/ou modificar as mensagens dos alarmes. O objeto de visualização de alarmes permite a monitoração em tempo real dos mesmos, podendo mostrar tanto os alarmes ativos quanto os já reconhecidos. Há também a possibilidade da separação de alarmes por grupos, com a gravação dos dados em arquivos separados. 2.2.11 – FERRAMENTAS DE DEPURAÇÃO Para facilitar o processo de depuração, durante a criação de aplicativos, existem as ferramentas de informações sobre o sistema, como o WatchWindow e ScriptWindow, que informam sobre o estado de qualquer componente do sistema e da execução de cada uma das tarefas ou processos.

28

2.2.12 – BANCO DE DADOS A integração com qualquer base de dados é muito simples através de recursos ODBC (Open Data Base Connectivity) e DAO (Data Acess Objects). Wizards auxiliam no processo de conexão de uma base de dados qualquer, dentre elas SQL Server, Access, Oracle e DBase. Ainda é possível a integração com sistemas corporativos (ERP) como o SAP. 2.2.13 – RELATÓRIOS Pode-se criar qualquer tipo de relatório seja em modo gráfico, texto ou formatado pelo usuário. Para a impressão, podem ser realizados filtros por tempo (todos os dados, data inicial e final ou últimos “x” períodos) ou por intervalos de dados. Os relatórios podem ser impressos automaticamente utilizando dados históricos e/ou de tempo real. Contam também com um exclusivo sistema de impressoras, permitindo a impressão dos dados em dispositivos diferentes. 2.2.14 – CONFIGURAÇÃO EXIGIDA Configuração Mínima: •

Pentium 100 Mhz;

•

30 Mb de espaço em disco;

•

16 MB RAM, Monitor VGA;

•

Windows 95;

•

1 porta paralela e mouse (para configuração). Configuração Recomendada:

•

Pentium 233 Mhz ou superior;

•

30 Mb de espaço em disco;

•

64 MB RAM;

•

Monitor SVGA;

•

Windows NT;

•

1 porta paralela e mouse (para configuração). 29

2.3 – PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO MODBUS Modbus é um protocolo de comunicação de dados utilizado em sistemas de automação industrial. Criado em 1979 pela Modicon Industrial Automation Systems, é um dos mais antigos protocolos utilizados em redes de Controladores lógicos programáveis (CLP). Normalmente utilizado sobre conexões seriais padrão RS-232, RS-485 e em aplicações de redes industriais como por exemplo, TCP/IP sobre Ethernet. O Modbus é um protocolo aberto, por esta razão é uma das soluções de rede mais baratas a serem utilizadas em automação industrial. Abaixo temos um exemplo de uma arquitetura de rede modbus:

Figura 2.13 - Arquitetura de rede Modbus. [1] 2.3.1 – COMUNICAÇÃO ENTRE DISPOSITIVOS MODBUS O Protocolo Modbus é baseado em um modelo de comunicação MestreEscravo (Master-Slave). A figura 2.14 ilustra o ciclo de pergunta-resposta entre dispositivo Mestre-Escravo.

30

Figura 2.14 - Ciclo Pergunta-Resposta entre dispositivo Mestre-Escravo. O Mestre pode dirigir-se aos Escravos individualmente ( Unicast Mode), neste modo os Escravos respondem às perguntas que são dirigidas a eles individualmente ou iniciar uma mensagem de transmissão a todos os Escravos ( ), neste modo enquanto um dispositivo escravo responde ao Broadcast Mode mestre, os outros aguardam a sua vez.

4 – 20 mA

Protocolo Modbus

PLC

Elipse (Mestre)

Instrumentos no campo

Figura 2.15 - Rede industrial utilizando o protocolo Modbus. 2.3.2 – MODOS DE TRANSMISSÃO SERIAL EM REDES MODBUS O modo de transmissão define o formato dos bits em uma mensagem transmitida através da rede, como a informação contida nesta mensagem será “empacotada” para ser transmitida e como ela será decodificada.

31

Redes padrão Modbus fornecem dois modos de transmissão: Modo ASCII (American Standard Code for Information Interchange) e Modo RTU (Remote Terminal Unit) No modo ASCII o formato para cada byte (10 bits) é o seguinte:

Figura 2.16 - Seqüência dos bits usando paridade no modo ASCII. [2]

No modo RTU a transmissão de dados é melhor do que a ASCII devido a compressão dos dados. O formato para cada byte (11 bits) é o seguinte:

Figura 2.17 - Seqüência dos bits usando paridade no modo RTU. [2] Em qualquer um dos modos de transmissão (ASCII ou RTU), uma mensagem Modbus é situada pelo dispositivo que transmite, em um frame (enquadramento) que tem um começo e um final conhecidos.

32

Figura 2.18 - Modelo padrão de um frame Modbus. [2] 2.3.3 – ENDEREÇAMENTO MODBUS O campo de endereço de uma mensagem contém dois caracteres (ASCII) ou oito bits (RTU). Os endereços de Escravo válidos estão na escala de 0 – 247 decimal (F7HEX).

Figura 2.19 – Mensagem Modbus. [2] Um dispositivo Mestre endereça um Escravo situando o endereço do Escravo no campo endereço da mensagem. Quando o Escravo envia sua resposta, situa seu próprio endereço neste campo, para que o Mestre possa reconhecer qual Escravo está respondendo. O endereço 0 (zero) é utilizado para o endereço de difusão (endereço de broadcasting), o qual todos os dispositivos Escravos reconhecem o pedido do Mestre. 2.3.4 – CÓDIGO DE FUNÇÃO MODBUS Quando uma mensagem é enviada de um Mestre para um dispositivo Escravo, o campo do código de função indica ao Escravo que tipo de ação ele tem que executar.

33

Os códigos válidos estão em uma escala de 1 à 255 decimal. A tabela 2.10 é abordados os códigos mais comumente utilizados. Código de Função

Nome

Faixa de Endereços

01

Read Coil Status

00001 -09999

02

Read Input Status

10001 -19999

03

Read Holding Registers

40001 -49999

04

Read Input Registers

30001 -39999

05

Force Single Coil

00001 - 9999

06

Preset Single Register

40001 -49999

15

Force Multiple Coils

00001 -09999

16

Preset Multiple Registers

40001 -49999

Tabela 2.10 – Funções mais utilizadas no protocolo Modbus

2.3.4.1 – LEIA STATUS DE SAÍDA DISCRETA (READ COIL STATUS – CÓDIGO DE FUNÇÃO 01) Esta função permite ao equipamento mestre, no nosso caso o supervisório Elipse Scada, obter o estado On/Off da saída discreta (coil ou bobina) endereço 0xxxx a partir do escravo endereçado (CLP Twido). O modo broadcast não é suportado com esta função. As bobinas são endereçadas a partir de zero dentro de um controlador lógico programável, então a bobina “1” é armazenada no CLP com o endereço 0000 e seu endereço modbus é o 00001 (bobina “1” = 00001, bobina “2” = 00002, bobina “3” = 00003, ...até o endereço 09999) 2.3.4.2 – LEIA STATUS DE ENTRADA DISCRETA ( READ INPUT STATUS CÓDIGO DE FUNÇÃO 02) Esta função permite ao equipamento mestre obter o estado On/Off das entradas discretas endereço 1xxxx do dispositivo escravo endereçado. O modo broadcast não é suportado com esta função.

34

As entradas discretas são endereçadas a partir de zero dentro de um controlador lógico programável, então a entrada “1” é armazenada no CLP com o endereço 0000 e seu endereço modbus é o 10001 (entrada “1” = 10001, entrada “2” = 10002, entrada “3” = 10003, ...até o endereço 19999) 2.3.4.3 – LEIA STATUS DE SAÍDA ANALÓGICA (READ HOLDING REGISTERS – CÓDIGO DE FUNÇÃO 03) Leitura das saídas analógicas (código 03) permite que o equipamento mestre obtenha o conteúdo (palavra com 16 bits) das saídas analógicas 4xxxx no escravo endereçado. Os registros podem armazenar os valores numéricos de timers e contadores associados que podem ser encaminhados para os dispositivos externos. O modo broadcast não é permitido. As saídas analógicas são endereçadas a partir de zero dentro de um controlador lógico programável, então a saída “1” é armazenada no CLP com o endereço 0000 e seu endereço modbus é o 40001 (saída “1” = 40001, saída “2” = 40002, saída “3” = 40003, ...até o endereço 49999) 2.3.4.4 – LEIA STATUS DE ENTRADA ANALÓGICA ( READ INPUT REGISTERS – CÓDIGO DE FUNÇÃO 04) Leitura das entradas analógicas (código 04) permite que o equipamento mestre obtenha o conteúdo (palavra com 16 bits) das entradas analógicas 3xxxx no escravo endereçado. Estes registros recebem valores de dispositivos de E/S e somente poderão ser referenciadas, não podendo ser alteradas de dentro do controlador. O modo Broadcast não é permitido. As entradas analógicas são endereçadas a partir de zero dentro de um controlador lógico programável, então a entrada “1” é armazenada no CLP com o endereço 0000 e seu endereço modbus é o 30001 (entrada “1” = 30001, entrada “2” = 30002, entrada “3” = 30003, ...até o endereço 39999)

35

2.3.4.5 – FORÇAR O STATUS DE UMA BOBINA ( FORCE SINGLE COIL – CÓDIGO DE FUNÇÃO 05) A Função 05 é utilizada pelo mestre para escrever um valor (“0” ou “1”) em uma variável discreta no escravo endereçado. Esta mensagem força uma única bobina quer seja ON ou OFF. Qualquer bobina (saída discreta) dentro do controlador pode ser forçada para um destes estados ( ON/OFF). No entanto, uma vez que o controlador esteja executando o ciclo de varredura, a menos que a bobina esteja desabilitada, o controlador poderá também alterar o estado da bobina. O modo Broadcast é permitido. As bobinas são endereçadas à partir de zero como explicado anteriormente, assim ao escrevermos o valor lógico “1” na bobina ”6” esse valor será armazenado no endereço 0005 do CLP e representará o endereço 00006 em modbus. O uso do endereço de escravo 00 (Modo broadcast) força todos os escravos anexos a modificar a bobina desejada. NOTA: As funções 5, 6, 15, 16 são as únicas que serão reconhecidas como válidas para o modo broadcast. 2.3.4.6 – CONFIGURANDO UM ÚNICO REGISTRO ( PRESET SINGLE REGISTER – CÓDIGO DE FUNÇÃO 06) A Função 06 permite que o usuário modifique o conteúdo da variável analógica (holding_register), ou seja, escreve um valor no registro. Qualquer variável analógica (saída analógica) no controlador pode ter seu conteúdo alterado por esta mensagem. No entanto, uma vez que o controlador esteja escaneando ativamente, ele também pode alterar o conteúdo de qualquer holding_register. O modo Broadcast é permitido. Os registros são endereçados à partir de zero como explicado anteriormente, assim ao escrevermos o valor lógico “0A3F”(hexadecimal) no registro 127 esse valor será armazenado no endereço 0126 do CLP e representará o endereço 40127 em modbus.

36

2.3.4.7 – FORÇAR O STATUS DE MÚLTIPLAS BOBINAS (FORCE MULTIPLE COILS – CÓDIGO DE FUNÇÃO 15) O Código de Função 15 escreve um valor (“0” ou “1”) em um determinado número de bobinas dentro de um dado intervalo de endereços. Qualquer bobina (saída discreta) dentro do controlador pode ser forçada para um destes estados (ON/OFF). No entanto, uma vez que o controlador esteja executando o ciclo de varredura, a menos que a bobina esteja desabilitada, o controlador poderá também alterar o estado da bobina. O uso do endereço de escravo 00 (Modo broadcast) força todos os escravos anexos a modificar as bobinas desejadas. 2.3.5.8 – CONFIGURANDO MÚLTIPLOS REGISTROS (PRESET MULTIPLE REGISTERS – CÓDIGO DE FUNÇÃO 16) O Código de Função 16 escreve um valor (palavra com 16 bits) em um determinado número de registros dentro de um dado intervalo de endereços. Saídas analógicas ou registros (holding_register) existentes dentro do controlador, podem ter o seu conteúdo alterado por esta função. No entanto, uma vez que o controlador esteja executando o ciclo de varredura, ele também poderá alterar o conteúdo do registro a qualquer hora. O uso do endereço de escravo 00 (Modo broadcast) força todos os escravos anexos a modificar os registros desejados. 2.3.5 – VERIFICAÇÃO DE ERRO MODBUS Uma rede Modbus oferece dois métodos para verificação de erro em uma mensagem: Verificação de paridade dos caracteres contidos no campo de dados de um frame, onde a paridade pode ser par ( even), ímpar (odd), ou sem paridade (no parity) e verificação do frame através do Cyclical Redundancy Check (CRC) no modo RTU ou do Longitudinal Redundancy Check (LRC) no modo ASCII.

37

2.3.5.1 – VERIFICAÇÃO DE ERRO PELO MÉTODO DA PARIDADE ( PARITY CHEKING) Os usuários podem configurar os controladores para Controle de Paridade Par (Even), Ímpar (Odd), ou Sem Controle de Paridade ( No parity). Este determinará como será iniciado o bit de paridade em cada caractere. Se o controle de paridade Par ou Ímpar for especificado, será contabilizada a quantidade de bits que têm valor 1 no campo de dados de cada caractere (sete bits de dados para modo ASCII ou oito para RTU). O bit de paridade será 0 ou 1 para que se obtenha finalmente um número par (paridade par) ou ímpar (paridade ímpar), respectivamente, de bits com valor 1. 2.3.5.2 – VERIFICAÇÃO DE ERRO PELO MÉTODO LRC (MODO ASCII) No modo ASCII, as mensagens incluem um campo de comprovação de erro que está baseado no método Longitudinal Redundancy Check (LRC). O campo LRC é o último campo antes do campo de terminação do frame (CRLF). Este campo contém dois caracteres ASCII que representam o resultado de um cálculo longitudinal de redundância de todos os campos do frame, excluindo apenas o campo de início “:” e o campo de terminação “CRLF” do frame. 2.3.5.3 – VERIFICAÇÃO DE ERRO PELO MÉTODO CRC (MODO RTU) No modo RTU, as mensagens incluem um campo de comprovação de erro que está baseado no método Cyclical Redundancy Check (CRC). Este campo de verificação de erros contém 16 bits (dois grupos de 8 bits), o qual possui o resultado do cálculo executado pelo CRC no conteúdo da mensagem.

38

3 – BANCADA DE SIMULAÇÃO 3.1 – COMPOSIÇÃO DA BANCADA Os principais componentes utilizados na bancada são: quatro tanques de acrílico, três válvulas solenóides, cinco chaves de nível do tipo bóia (em polipropileno), uma chave de nível industrial tipo bóia (em latão), um transmissor de temperatura, um termopar tipo T, uma resistência de aquecimento, quatro válvulas manuais de bloqueio, um controlador lógico programável, um módulo de entrada / saída analógica para o CLP, uma chave contatora, uma bomba de água, dois galões de água, sessenta metros de fio, software de Supervisão e Controle Elipse Scada versão 2.28 DEMO, software de programação do CLP TwidoSoft versão 3.2, computador PC com processador Pentium 233, com 100 MHz, 2GB de espaço em disco, 32MB de memória RAM, monitor VGA, mouse e com sistema operacional Windows 98, 32bits. A lista completa com a relação de todo material utilizado na bancada, o diagrama elétrico, constituído de todas as ligações elétricas, o fluxograma de engenharia, constituído do desenho do sistema encontram-se no final da dissertação no Capítulo Anexos (p. 78).

39

3.2 – DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO DA BANCADA Como apresentado anteriormente, a bancada simulará o tratamento da água utilizada em processos industriais. A figura 3.1 apresenta o fluxograma de engenharia da bancada.

Figura 3.1 – Fluxograma de Engenharia da Bancada. A água armazenada no recipiente número 1 simula a água contaminada resultante de um processo industrial qualquer. Esta água será bombeada até o tanque número 1 (Tanque de Água Suja) onde sofrerá o processo de decantação.

40

Estando o tanque número 1 totalmente preenchido, a válvula solenóide número 1 (XV-001) será energizada, permitindo a passagem da água para o tanque número 2 (Tanque de Tratamento Termoquímico), onde sofrerá o tratamento termoquímico. Com a passagem da água pelo processo de tratamento térmico e químico, a válvula solenóide número 3 (XV-003) será energizada, permitindo a passagem da água para o tanque número 4 (Tanque de Filtragem), onde será filtrada e após isto despejada no recipiente número 2 que simula o meio ambiente. O protocolo utilizado para comunicação entre o CLP e a IHM Elipse Scada foi o Modbus RTU, com taxa de transferência de 19200 bits/segundo, paridade PAR (Even), com um bit de parada (1 Bit Stop) . 3.3 – PROGRAMA TWIDOSOFT O TwidoSoft é um ambiente de desenvolvimento para criação, configuração e manutenção de aplicação para o Controlador Lógico Twido. Este dispositivo permite ao usuário entrar no controle do programa usando o TwidoSoft Ladder ou o editor de Lista de Programa e comutar o CLP para o modo RUN. Para o melhor entendimento do programa do CLP, veja na próxima página a tabela com o mapa de memória do CLP.

41

A seguir tabela com o mapa de memória do CLP. TAG

DESCRIÇÃO

LSH-001 LAH-001 LSH-002

CHAVE DE NÍVEL ALTO (T-001) ALARME NÍVEL ALTO (T-001) CHAVE DE NÍVEL ALTO (T-002)

LAH-002 LSH-004 LAH-004 LSL-001 LAL-001 LSL-002 LAL-002 LSL-003 LAL-003 XY-001 ZLHL-001 XY-002 ZLHL-002 XY-003

ALARME NÍVEL ALTO (T-002) CHAVE DE NÍVEL ALTO (FL-001) ALARME NÍVEL ALTO (FL-001) CHAVE DE NÍVEL BAIXO (T-001) ALARME NÍVEL BAIXO (T-001) CHAVE DE NÍVEL BAIXO (T-002) ALARME NÍVEL BAIXO (T-002) CHAVE DE NÍVEL BAIXO (T-003) ALARME NÍVEL BAIXO (T-003) SOLENÓIDE XV-001 XV-001 COMANDADA PARA ABRIR SOLENÓIDE XV-002 XV-002 COMANDADA PARA ABRIR SOLENÓIDE XV-003

ENDEREÇO CLP CAMPO %I0.0.0 SUPERVISÓRIO %M1 CAMPO %I0.0.1 LOCAL

ZLHL-003 XV-003 COMANDADA PARA ABRIR TT-001 TRANSMISSOR DE TEMPERATURA TSH-001 CHAVE DE TEMPERATURA ALTA (T-002) YY-AQ-001 LIGAR/DESLIGAR AQUECEDOR YY-M-B-001 LIGAR/DESLIGAR MOTOR DA BOMBA B-001 HSH-XV-001 CHAVE - ABRE XV-001 HSH-XV-002 CHAVE - ABRE XV-002 HSH-XV-003 CHAVE - ABRE XV-003 HSL-XV-001 CHAVE - FECHA XV-001 HSL-XV-002 CHAVE - FECHA XV-002 HSL-XV-003 CHAVE - FECHA XV-003 HSH-B-001 CHAVE - LIGA B-001 HSL-B-001 CHAVE - DESLIGA B-001 AUX-006 AUXILIAR FECHA XV-002 AUXILIAR LIGA/DESLIGA CONTROLE AUX-007 DE TEMPERATURA TI-001 TEMPERATURA TANQUE T-002

SUPERVISÓRIO CAMPO SUPERVISÓRIO CAMPO SUPERVISÓRIO CAMPO SUPERVISÓRIO CAMPO SUPERVISÓRIO CAMPO SUPERVISÓRIO CAMPO SUPERVISÓRIO CAMPO

%M2 %I0.0.2 %M3 %I0.0.3 %M4 %I0.0.4 %M5 %I0.0.5 %M7 %Q0.0.0 %M6 %Q0.0.1 %M8 %Q0.0.2

SUPERVISÓRIO CAMPO CLP CAMPO CAMPO SUPERVISÓRIO SUPERVISÓRIO SUPERVISÓRIO SUPERVISÓRIO SUPERVISÓRIO SUPERVISÓRIO SUPERVISÓRIO SUPERVISÓRIO MEMÓRIA

%M10 %IW0.1.0 %M12 %Q0.0.3 %Q0.0.4 %M14 %M15 %M16 %M17 %M18 %M19 %M20 %M21 %M29

MEMÓRIA SUPERVISÓRIO

%M30 %MW31

Tabela 3.1 - Mapa de memória do CLP. A seguir apresentaremos a programação do CLP, no software TwidoSoft, descrevendo detalhadamente todas as linhas do programa do nosso projeto.

42

Linhas (RUNGS) 0, 1 e 2:

Figura 3.2 - RUNGS 0, 1 e 2 do programa do CLP. No RUNG 0 do programa foi feita a lógica para ligar a bomba B-001, que irá alimentar o tanque T-001. Segundo esta lógica a bomba será ligada caso o nível do tanque T-001 esteja baixo (LSL-001). No RUNG 1 o programa executa a lógica para o acionamento da válvula pelo supervisório, ela só será ligada caso o nível do tanque T-001 não esteja alto (LSH-001), impedindo que o operador transborde o tanque acidentalmente. No RUNG 2 foi feito a lógica para desligar a bomba B-001. A bomba será desligada caso o nível do tanque T-001 esteja alto.

43

Linhas (RUNGS) 3, 4 e 5:

Figura 3.3 - RUNGS 3, 4 e 5 do programa do CLP. No RUNG 3 o programa executa o desligamento da bomba pelo supervisório, não há condições que impeçam o operador de fechar a válvula. No RUNG 4 foi desenvolvida a lógica para executar a abertura da válvula XV-001, que está entre o tanque T-001 e o tanque T-002, esta válvula será aberta caso o tanque T-001 esteja com seu nível alto (LSH-001) e o tanque T-002 esteja com seu nível baixo (LSL-002). No RUNG 5 o programa executa a lógica para a abertura da válvula XV001 pelo supervisório, a válvula só poderá ser aberta quando o tanque T-002 estiver com seu nível alto (LSH-002), para evitar transbordamento, e também quando a válvula XV-003 estiver fechada , evitando que se misture o líquido tratado com o líquido não-tratado.

44

Linhas (RUNGS) 6 e 7:

Figura 3.4 - RUNGS 6 e 7 do programa do CLP. No RUNG 6 foi feita a lógica para o fechamento da válvula XV-001, que será fechada caso o tanque de tratamento térmico e químico (T-002) atinja seu nível alto (LSH-002) ou o T-001 atinja seu nível baixo (LSL-001). No RUNG 7 o programa executa o fechamento da válvula XV-001 pelo supervisório, não há condições que impeçam o operador de fechar a válvula.

45

Linhas (RUNGS) 8 e 9:

Figura 3.5 - RUNGS 8 e 9 do programa do CLP. No RUNG 8 o programa executa a lógica para abrir a válvula XV-002, dosando assim, a quantidade do produto químico utilizado para fazer o tratamento do líquido que está no tanque T-002. Essa válvula deverá ser aberta caso a XV001 esteja aberta e o nível do tanque com produto químico (T-003) não esteja baixo (LSL-003) e o nível do tanque de tratamento termo-químico esteja baixo (LSL-002). No RUNG 9 foi feita a lógica para a abertura da válvula XV-002 pelo supervisório, ela só será aberta pelo operador caso o nível do tanque T-003 não esteja baixo (LSL-003) e a válvula XV-003 não esteja aberta e o nível do tanque T-002 não esteja alto (LSH-002), evitando assim que o mesmo transborde e que a válvula seja aberta quando o T-003 estiver vazio.

46

Linhas (RUNGS) 10 e 11:

Figura 3.6 – RUNGS 10 e 11 do programa do CLP. No RUNG 10 do programa foi feito um auxiliar para o fechamento da válvula XV-002, já que esta deve ficar aberta durante trinta segundos, a lógica mostra que assim que XV-002 for aberta, um temporizador é iniciado para que quando o tempo atingir trinta segundos a memória auxiliar seja ativada. No RUNG 11 foi feita a lógica efetiva para o fechamento da válvula XV002, ela será fechada quando a memória auxiliar estiver ativada e a válvula XV003, ou quando o nível do tanque T-003 estiver baixo (LSL-003) ou quando o nível do tanque T-002 estiver alto (LSH-002).

47

Linhas (RUNGS) 12, 13 e 14:

Figura 3.7 – RUNGS 12, 13 e 14 do programa do CLP. No RUNG 12 o programa executa o fechamento da válvula XV-002 pelo supervisório, não há condições que impeçam o operador de fechar a válvula. No RUNG 13 o programa executa uma comparação entre o valor de temperatura do líquido que está no tanque T-002 que é obtido através do transmissor de temperatura TT-001 com um valor determinado que convertido na escala Celsius é de 29°C, caso o valor de temperatura do tanque T-002 exceda o valor de 29°C, a memória interna TSH-001 é ativada. No RUNG 14 foi desenvolvida a lógica para o acionamento da resistência de aquecimento (AQ-001), ela será acionada caso as válvulas XV-003, XV-002 e XV-001 estejam fechadas, quando o nível do tanque T-002 estiver alto e quando a memória interna TSH-001 não estiver ativada (temperatura do líquido do tanque T-002 não estiver maior que 30°C), todas essas condições precisam estar satisfeitas para o acionamento da resistência de aquecimento. 48

Linhas (RUNGS) 15, 16 e 17:

Figura 3.8 – RUNGS 15, 16 e 17 do programa do CLP. No RUNG 15 o valor de temperatura que é obtido através do transmissor de temperatura TT-001 é convertido e transmitido para a memória interna (em palavra) TI-001, para ser lida pelo supervisório. No RUNG 16, quando a memória interna TSH-001, as válvulas XV-001, XV-002 e XV-003 estiverem fechadas e o nível do tanque T-002 estiver alto (LSH002), é acionada uma memória interna auxiliar AUX007 que tem como objetivo ser uma das condições para o acionamento do controle de temperatura. No RUNG 17 é executado o controle de temperatura que será feito por um compensador Proporcional Integral Derivativo (PID), para acionar o controle de temperatura é preciso que a memória auxiliar AUX007 esteja ativada, o nível do tanque T-002 esteja alto e a válvula XV-003 esteja fechada, todas essas condições precisam estar satisfeitas para o acionamento do controle de temperatura.

49

A figura 3.9 ilustra o gráfico de temperatura x tempo, quando o PID está ativo.

Figura 3.9 – Gráfico Temperatura x Tempo – PID ativo.

50

Linhas (RUNGS) 18 e 19:

Figura 3.10 – RUNGS 18 e 19 do programa do CLP. No RUNG 18 o programa executa a abertura pelo supervisório da válvula XV-003, que só poderá ser aberta caso o nível do filtro FL-001 não esteja alto (LSH-004), e a válvula XV-001 não esteja aberta, para evitar o transbordamento do filtro e a contaminação do líquido tratado com pelo líquido não-tratado. No RUNG 19 é desenvolvida a lógica para desativar a memória auxiliar AUX007 e abrir a válvula XV-003, assim que o AUX007 for ativado um temporizador é acionado, e depois de cinco minutos decorridos e se a válvula XV001 estiver fechada, a memória auxiliar AUX007 é desativada e a válvula XV-003 é aberta. Com a memória auxiliar AUX007 desativada, o controle de temperatura que está no RUNG 17 será desligado.

51

Linhas (RUNGS) 20, 21, 22 e 23:

Figura 3.11 – RUNGS 20, 21, 22 e 23 do programa do CLP. No RUNG 20 é feita a lógica para o fechamento da válvula XV-003, ela será fechado caso seja comandada pelo supervisório ou quando o nível do tanque T-002 estiver baixo ou quando o nível do filtro FL-001 estiver alto, para evitar que a válvula fique aberta sem ter líquido no tanque T-002 e também o transbordamento do filtro FL-001. Nos RUNGS 21, 22 e 23 foi feita a associação dos sinais das chaves de nível com as memórias internas, para serem visualizadas no supervisório.

52

Linhas (RUNGS) 24, 25, 26, 27 e 28:

Figura 3.12 – RUNGS 24, 25, 26, 27 e 28 do programa do CLP. Nos RUNGS 24, 25 e 26 foi feita a associação dos sinais das chaves de nível com as memórias internas, para serem visualizadas no supervisório. No RUNG 27 é feito o comando de SHUTDOWN, esse comando será feito pelo operador no supervisório, quando ocorrer algum imprevisto o operador deve ativar esse comando, que atuará na memória de sistema %S9 que inibe todas as saídas do CLP, conseqüentemente todos os equipamentos (bomba, válvulas e resistência de aquecimento) serão desativados. No RUNG 28 é a linha de fim de programa.

53

3.4 – APLICATIVO DE SUPERVISÃO E CONTROLE NO ELIPSE SCADA Conforme mencionado anteriormente, o supervisório deste projeto foi desenvolvido, com o auxílio do software de supervisão e controle Elipse Scada. O Elipse Scada é totalmente configurável pelo usuário, permitindo a monitoração de variáveis de campo em tempo real, através de objetos que estão relacionados com variáveis físicas de campo. É possível, também, fazer acionamentos e enviar ou receber informações para equipamentos de aquisição de dados, temos como exemplo no projeto a aquisição de temperatura na bancada. Os TAGS foram configurados com ajuda dos recursos do software Elipse Scada e a seguir podemos visualizar na tabela 3.2 o endereçamento dos TAGS no protocolo de comunicação Modbus. TAG LAH-001 LAH-002 LAH-004 LAL-001 LAL-002 LAL-003 ZLHL-001 ZLHL-002 ZLHL-003 HSH-XV-001 HSH-XV-002 HSH-XV-003 HSL-XV-001 HSL-XV-002 HSL-XV-003 HSH-B-001 HSL-B-001 TI-001

DESCRIÇÃO ALARME NÍVEL ALTO (T-1) ALARME NÍVEL ALTO (T-2) ALARME NÍVEL ALTO (FL-1) ALARME NÍVEL BAIXO (T-1) ALARME NÍVEL BAIXO (T-2) ALARME NÍVEL BAIXO (T-3) XV-001 COMANDADA PARA ABRIR XV-002 COMANDADA PARA ABRIR XV-003 COMANDADA PARA ABRIR CHAVE - ABRE XV-001 CHAVE - ABRE XV-002 CHAVE - ABRE XV-003 CHAVE - FECHA XV-001 CHAVE - FECHA XV-002 CHAVE - FECHA XV-003 CHAVE - LIGA B-001 CHAVE - DESLIGA B-001 TEMPERATURA TANQUE T-002

N11 N21 N30 N41 1 1 0 2 1 1 0 3 1 1 0 4 1 1 0 5 1 1 0 7 1 1 0 6 1 1 0 8 1 1 0 10 1 1 0 14 1 1 0 15 1 1 0 16 1 1 0 17 1 1 0 18 1 1 0 19 1 1 0 20 1 1 0 21 1 4 0 31

Tabela 3.2 - Endereçamento dos TAG's no Elipse Scada.

54

3.4.1 – DESCRITIVOS DE TELAS Descrevem-se a seguir as telas que compõem o sistema de supervisão e controle da bancada didática. Para a confecção das três telas do projeto, que são do tipo “Full Screen” (determina que a tela ocupe toda a janela de aplicação), usamos os recursos básicos de escrita, inserção de objetos “Bitmap” (figura) e inserção de botões do tipo “Momentary” (que funciona com botão de OK em uma caixa de diálogo), do tipo “Toggle” (funciona com botões On/Off) e do tipo “Jog” (retorna um valor quando pressionado e outro quando solto, funciona como um botão de reset do computador) que o software de supervisão e controle nos disponibiliza. TELA INICIAL A mesma contempla o nome da instituição de ensino, o nome do curso dos alunos que desenvolveram o aplicativo e projeto, o nome do projeto, e o botão (link) que leva a segunda tela do nosso aplicativo, conforme ilustrado a seguir. A figura 3.13 ilustra a tela inicial.

55

Figura 3.13 – Tela Inicial do Sistema de Supervisão e Controle. Ao pressionar o botão que se encontra no centro da tela o operador é levado a segunda tela do aplicativo, que ilustra o sistema principal da bancada didática, ou seja, a Tela Principal. TELA PRINCIPAL A Tela Principal é a segunda tela e a mais importante do sistema de supervisão e controle da bancada didática. A mesma contempla o desenho do sistema da bancada, os botões com os nomes das válvulas solenóides, o botão BOMBA, o botão de SHUTDOWN, o botão TT-001, o botão INICIAL, o botão CRÉDITOS, além de contemplar os indicadores de níveis altos e baixos e indicadores de condição da válvula aberta ( On) e fechada (Off) do sistema, conforme ilustrado a seguir. A figura 3.14 ilustra a tela principal.

56

Figura 3.14 – Tela Principal do Sistema de Supervisão e Controle. Ao pressionar os botões com os nomes das válvulas solenóides (XV-001, XV-002 e XV-003), o operador é levado a uma tela do tipo “ pop-up” que permite o acionamento e desligamento manual das válvulas. Cada válvula possui sua própria tela de acionamento e desligamento. A figura 3.15 ilustra as telas das válvulas.

Figura 3.15 – Telas para acionamento e desligamento das válvulas

57

Ao pressionar o botão BOMBA, o operador é levado a uma tela do tipo “pop-up” que permite o acionamento e o desligamento da bomba de alimentação do sistema, após a escolha do comando, uma nova tela “ pop-up” aparece, pedindo a confirmação do comando, conforme ilustrado a seguir. A figura 3.16 ilustra a tela de acionamento e desligamento da bomba.

Figura 3.16 – Tela de acionamento e desligamento da bomba. Ao pressionar o botão SHUTDOWN, operador é levado a uma tela do tipo “pop-up” que permite desligamento de todo o sistema, esse botão deve ser usado em caso de emergência. Quando esse botão é pressionado, o mesmo se transforma no botão START. Ao pressionar o botão TT-001, o operador é levado a uma Tela do tipo “pop-up” que permite o operador visualizar a temperatura do sistema em tempo real. A temperatura é visualizada no modo analógico e digital. Segue a ilustração da tela. A figura 3.17 ilustra a tela de temperatura.

58

Figura 3.17 – Tela de Temperatura do Tanque de Tratamento. Ao pressionar o botão INICIAL, o operador retorna a Tela Inicial e ao pressionar o botão CRÉDITOS, o operador é levado a Tela Créditos que é a última tela do nosso sistema de controle e supervisão da bancada didática. A indicação de (níveis altos e baixos) do sistema trata-se de um pequeno circulo que aparece ao lado do indicador de nível, na lateral dos tanques. A indicação da condição de válvula aberta ( ON) e fechada (OFF). A figura 3.18 ilustra as indicações de nível e de válvula aberta ou fechada.

Figura 3.18 – Indicação de Nível e de Válvula Aberta/Fechada.

59

TELA CRÉDITOS A Tela Créditos é a terceira e última tela do sistema de supervisão e controle da bancada didática. A mesma contempla o nome do professor orientador deste projeto, o nome dos autores do projeto com foto e o logotipo de todas as empresas que colaboraram para a realização deste projeto, conforme ilustrado na figura 3.19.

Figura 3.19 – Tela Créditos do Sistema de Supervisão e Controle. Ao pressionar o botão VOLTAR, o operador retorna a Tela Principal do sistema de supervisão e controle.

60

3.5 – MANUAL DE OPERAÇÃO DA BANCADA Neste item aborda-se os procedimentos a serem seguidos para uma correta utilização da Bancada.

3.5.1 – PROCEDIMENTOS PARA POR A BANCADA EM OPERAÇÃO Podemos dividir os procedimentos em basicamente três partes: verificação das condições de processo; configuração do CLP Twido para atuar no modo operacional e configuração do supervisório Elipse para atuar no modo operacional.

3.5.2 – VERIFICAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE PROCESSO 1. Verificar se o recipiente 1 possui água suficiente para a operação da bomba de água; 2. Verificar se o recipiente 2 está vazio; 3. Verificar se as válvulas de bloqueio estão abertas; 4. Energizar o painel da Bancada.

3.5.3 – CONFIGURAÇÃO DO CLP PARA ATUAR NO MODO OPERACIONAL 1. Conectar o cabo TSXPCX1031 ao CLP e à porta COM 1 do PC. 2. Verificar se a chave contida no corpo do cabo TSXPCX1031 está na posição número 2 (TER DIRECT). 3. Energizar o CLP.

61

4. Abrir o software de programação Twidosoft.

Figura 3.20 – Iniciando o TwidoSoft. 5. Abrir o programa "Simulação de um Tratamento de Água Automatizado.twd".

Figura 3.21 – Abrindo o programa Simulação de um Tratamento de Água Automatizado.

62

6. Clicar no botão "Connect".

Figura 3.22 - Botão “Connect”. 7. Aparecerá uma janela, então clique no botão "PC=>Controller".

Figura 3.23 – Carregando o programa para o CLP. 8. Uma outra janela aparecerá alertando que o programa contido no CLP será sobrescrito, confirme a operação clicando no botão "OK". Nota: Caso a janela descrita no passo 7 não apareça, significa que o controlador já está programado para executar o aplicativo " Simulação de um Tratamento de Água Automatizado.twd". 9. Após carregar o aplicativo no CLP, repare que no canto inferior direito da tela de programação do Twidosoft, aparecerá a mensagem "Stop/Exec" e "Online", então clique no botão "Run".

63

Figura 3.24 – Colocando o CLP emRun. 10. Uma janela aparecerá alertando que o CLP será posto no modo " Run", ou seja, em operação. Confirme clicando no botão "OK". 11. Após o acionamento do botão " Run", note que a mensagem "Stop/exec" foi substituída pela mensagem " Run", então clique no botão "Disconnect".

Figura 3.25 – Desconectando o CLP. 12. Agora o CLP Twido está pronto para controlar o processo e comunicarse com o supervisório Elipse Scada. 64

3.5.4 – CONFIGURANDO O SUPERVISÓRIO ELIPSE SCADA PARA ATUAR NO MODO OPERACIONAL 1. Conectar o cabo TSXPCX1031 ao CLP e à porta COM 1 do PC. 2. Certifique-se de que a chave contida no corpo do cabo TSXPCX1031 esteja na posição número 3 ( OTHER DIRECT). 3. Abrir o software de supervisão e controle Elipse Scada.

Figura 3.26 – Iniciando Elipse Scada. 4. Abrir o programa "Simulação de um Tratamento de Água Automatizado.app".

65

Figura 3.27 – Abrindo aplicação Simulação de um Tratamento de Água Automatizado. 5. Clicar no botão "Roda Aplicação" ou pressionar a tecla F10.

Figura 3.28 – Iniciando a Aplicação no Elipse Scada. 66

6. Agora o supervisório Elipse Scada está pronto para monitorar o processo e comunicar-se com o CLP Twido. 3.5.2 – PROCEDIMENTOS PARA DESLIGAMENTO DA BANCADA 1. Na tela de monitoramento do processo gerada pelo Supervisório Elipse Scada clique na tecla “ESC”, o programa sairá do modo “ RUN MODE” e passará para o modo programação, então feche o aplicativo. 2. Retorne a chave contida no corpo do cabo TSXPCX1031 para a posição número 2 (TER DIRECT). 3. Abrir o software de programação Twidosoft. 4. Abrir o programa "Simulação de um Tratamento de Água Automatizado.twd". 5. Clicar no botão "Connect". 6. Clicar no botão “Stop”. 7. Note que a mensagem "Stop/Exec" aparecerá no canto inferior direito da tela, clique no botão "Disconnect", após isto feche o aplicativo Twidosoft. 8. Desenergize o painel elétrico da Bancada, retirando primeiramente a alimentação de 127 Vac dos barramentos e depois a alimentação do CLP. Nota: O barramento é alimentado através de uma tomada conectada na rede elétrica, enquanto que a do CLP é fornecida pelo estabilizador de tensão utilizado no PC. 9. A bancada foi desligada corretamente.

67

4 – HISTÓRICO DA MONTAGEM E DIFICULDADES ENCONTRADAS Neste capítulo aborda-se de uma forma sucinta as etapas de montagem do projeto Simulação do Controle e Supervisão do Tratamento de Água de um Processo Industrial e as principais dificuldades encontradas ao longo da mesma. 4.1 – HISTÓRICO DA MONTAGEM Abaixo mostraremos com fotos a evolução na montagem do projeto. A bancada foi construída e encontra-se no laboratório E-216 do Departamento de Engenharia. Na primeira etapa foi dado o início da montagem da parte estrutural e hidráulica do projeto, conforme mostrado nas figuras 4.1 e 4.2.

Figura 4.1 – Montagem dos suportes.

68

Figura 4.2 – Parte estrutural e hidráulica. Na segunda etapa foi dada continuidade na montagem da parte hidráulica e início na montagem do painel elétrico e suas conexões, conforme mostrado nas figuras 4.3 e 4.4.

Figura 4.3 – Parte hidráulica completa e conexão elétrica dos instrumentos. 69

Figura 4.4 – Início da montagem do painel elétrico e suas conexões. Na terceira etapa foi finalizada a montagem do painel elétrico e então passamos à fase de teste e melhoria dos programas criados para o CLP Twido e Supervisório Elipse. Vide figuras 4.5 e 4.6 abaixo:

Figura 4.5 – Painel Elétrico.

70

Figura 4.6 - Teste e melhoria do Supervisório Elipse. Por fim a última e quarta etapa da montagem foi o teste completo da Bancada, onde podemos testar o CLP Twido e Supervisório Elipse em condições reais de processo.

Figura 4.7 – Bancada em plena operação.

71

4.2 – DIFICULDADES ENCONTRADAS Listaremos abaixo na forma de tópicos as principais dificuldades encontradas ao longo da montagem: 4.2.1 – VÁLVULA SOLENÓIDE Problema: A válvula quando energizada não abria totalmente, pois a pressão de água do tanque não era suficientemente alta para vencer a resistência mecânica do diafragma da válvula, assim a vazão na saída da válvula era desprezível. Solução: Foi inserido um anel "O" sob o diafragma da válvula, reduzindo assim a pressão de água necessária para abrir a válvula. Com isso conseguimos uma vazão de água satisfatória na saída da mesma. 4.2.2 – BOMBA DE ÁGUA Problema: Adquirimos uma bomba de limpador de pára brisa alimentada com 12Vcc, constatamos que a vazão da mesma não era compatível com nossa aplicação. Foi adquirido uma bomba de combustível alimentada com os mesmos 12Vcc, mas não conseguimos utilizá-la, pois a mesma queimou. Ainda assim essa bomba não seria a ideal, devido ao fato de que a mesma não foi projetada para operar com água, tendo o seu tempo de vida reduzido pela oxidação causada pela água. Solução: compramos uma bomba de água de 127Vac, utilizada em máquinas de lavar roupa. A mesma apresentou perfeito funcionamento para aplicação desejada. 4.2.3 – CONTRA PORCA Problema: Não encontrávamos uma contra porca com conexão tipo BSP de 1/4" para a fixação do termopar ao tanque.

72

Solução: Conseguimos uma bucha de redução de 1/2" NPT macho para 1/4" BSP fêmea, a mesma foi usinada, restando apenas a parte de 1/4" BSP fêmea, que serviu como uma contra porca. 4.2.4 – TRANSMISSOR DE TEMPERATURA NÃO COMPATÍVEL COM PT100 Problema: Conseguimos por doação, a aquisição de um transmissor de temperatura e uma termoresistência (PT100). Ao fazermos a configuração do transmissor com um programador tipo HART, constatamos que o transmissor não lia corretamente os valores de temperatura fornecidos pelo PT100. Solução: Verificamos que ao configurarmos o transmissor para leitura de termopar, o mesmo lia corretamente o valor da temperatura, então entramos em contato com nosso colaborador e o mesmo nos forneceu gratuitamente um termopar do tipo T. 4.2.5 – RESISTÊNCIA DE AQUECIMENTO Problema: A potência dissipada pela resistência de aquecimento (resistência de chuveiro) era muito elevada, aproximadamente 4400W/127Vac com um consumo de 26A de corrente elétrica, não sendo este valor suportado pela instalação elétrica do laboratório e nem pela contatora utilizada para energizar a resistência. Solução: Conseguimos comprar uma resistência de aquecimento com uma dissipação menor de potência, algo em torno de 1000W/127Vac, consumindo aproximadamente 9A de corrente elétrica. 4.2.6 – COMUNICAÇÃO MODBUS ENTRE O CLP E O SUPERVISÓRIO Problema: A comunicação entre o CLP e o seu programa de configuração, o TWIDOSOFT, é feita através do cabo TSXPCX1031, cuja função é converter o padrão RS-485 do CLP para o padrão RS-232 da porta COM do PC. Essa comunicação era estabelecida perfeitamente, mas na hora de comunicarmos o Supervisório Elipse Scada com o CLP (comunicação em protocolo modbus) utilizando o cabo TSXPCX1031 a mesma não ocorria. 73

Solução: Foi verificado que o cabo TSXPCX1031 possuía em seu corpo uma chave que podia ser alterada para quatro posições distintas, como o manual do CLP não comentava nada sobre, decidimos pesquisar na Internet e descobrimos em um fórum que a posição número dois era para a comunicação entre CLP e o programa Twidosoft e que a posição número três era utilizada para realizar a comunicação entre o CLP e um outro dispositivo qualquer, utilizando o protocolo de comunicação modbus.

74

5 – CONCLUSÃO 5.1 – COMENTÁRIOS GERAIS A utilização de transmissor de temperatura, termopar, chave de nível, controlador lógico programável, entre outros; colocará o estudante em contato com instrumentos e equipamentos que são largamente utilizados nas indústrias, possibilitando que o mesmo adquira familiaridade com processos industriais automatizados. A adequação entre o CLP Twido com o software de supervisão Elipse Scada se tornou mais fácil e viável a partir do momento que obtivemos um conhecimento aprofundado do protocolo de comunicação Modbus. Constatou-se que, se não fosse a limitação de vinte Tag`s da versão DEMO do programa Elipse Scada, um aplicativo mais detalhado e com mais telas poderia ter sido desenvolvido. Todas as dificuldades encontradas foram de grande valia, pois solucionando-as, o aprendizado do grupo foi enriquecido . 5.2 – SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS Com a finalização do projeto, verificamos que algumas melhorias ou modificações poderiam ser implementadas, tais como sensores de nível analógico e aumento do diâmetro da tubulação de ½” para ¾”. Lembrando também que outras aplicações de controle podem ser criadas no Elipse, desde que se respeite a limitação de Tag`s descrita anteriormente.

75

Existe também a possibilidade de utilizarem outros tipos de controladores, tais como placas de aquisição e interface com Matlab, LabView e C++, e também utilização de microcontroladores. E também utilizar outros tipos de software de Supervisão e Controle como InTouch, RSView 32 e Ifix, mas atentando a necessidade da troca do driver de comunicação entre o CLP e o software de Supervisão e Controle.

76

6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] MODBUS Application Protocol Specification Versão 1.1; http://www.ModbusIDA.org. Arquivo consultado em 2006. [2] MODBUS over serial line specification and implementation guide Versão 1.0; http://www.modbus.org/. Arquivo consultado em 2006. [3] Modicon Modbus Protocol Reference Guide; PI–MBUS–300 Rev. J; 1996. [4] Twido Programmable Controllers Software Reference Guide Versão 3.2; http://www.modicon.com/nRepository/index.nsf/aa_getdocs?OpenAgent&prod =twidopro . Arquivo consultado em 2006. [5] Twido Programmable Controllers Hardware Reference Guide Versão 3.2; http://www.modicon.com/nRepository/index.nsf/aa_getdocs?OpenAgent&prod =twidopro. Arquivo consultado em 2006. [6] IOKit User’s Manual Elipse Software; http://www.elipse.com.br. Arquivo consultado em 2006. [7] PUPO, Maurício Santos – IHM Supervisão de CLP em Controle de Processos, São Carlos, 2002. [8] FEITOSA, Alessandro; NEVES, Leonardo Jorge; FERREIRA, Marcus Vinícius – Automação Janeiro, 2003. Industrial em Redes Profibus, Modbus e Ethernet, Rio de [9] CARVALHO, José Eduardo – INTRODUÇÃO ÀS REDES DE MICROS – Editora Makron Books – São Paulo – SP, 1998. [10] Manual do Usuário do software Elipse Scada de propriedade da Elipse Software, Versão 2.18, São Paulo, 1999. [11] SILVEIRA, Paulo Rogério da – Automação e Controle Discreto, São Paulo, 1998 [12] GEORGINI, Marcelo – Automação Aplicada Descrição e Implementação de Sistemas Seqüenciais com CLP’s, São Paulo, 2000.

77

7 – ANEXOS 7.1 – LISTA DE MATERIAIS

Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Descrição Quantidade Tanque para água, em acrílico, 20x20x30 cm 4 Suporte para tanque, em madeira, 20x20 cm 4 Cantoneira, em aço 8 Parafusos cabeça chata --Buchas --Painel, em madeira, 60x55 cm 1 Trilho TS-35, 20cm 3 Sensor de nível para líquido, modelo LA16M-40, fabricante Icos 5 Chave de nível lateral, modelo 305, fabricante Conaut 1 Transmissor de temperatura, dois fios, protocolo Hart, modelo Pretop 5335B, 1 fabricante PR Electronics, fornecedor ABB Automation Termopar tipo T, conexão ao processo com bucim, fabricante Ecil 1 Temperatura Industrial Resistência de aquecimento para água, 127Vac, 1000 watts 1 Adaptador para caixa d'água, 1/2", fabricante Tigre 4 União roscada 1/2" em PVC, fabricante Tigre 2 Joelho, 1/2", fabricante Tigre 1 Válvula manual, tipo registro, conexão fêmea 1/2" 3 Válvula manual, tipo torneira, conexão fêmea 1/2" 1 Niple em PVC, rosca 1/2", fabricante Tigre 8 Luva, rosca 3/4", em PVC, fabricante Tigre 3 Bucha, rosca 3/4"x1/2", em PVC, fabricante Tigre 3 Tubo 1/2", em PVC, fabricante Tigre 10 cm Abraçadeira em nylon 10 Mangueira de água 1/2" 2m Canaleta para passagem de fiação elétrica, tamanho 22x22 mm, fabricante 6m Pial Canaleta para passagem de fiação elétrica, tamanho 20x10 mm, fabricante 3m Pial Válvula solenóide, 127 Vac, tipo uma entrada uma saída, membrana em borracha padrão, pressão de operação de 0,2 à 8,0kgf/cm2, modelo EVA01, 3 fabricante Emicol 78

Item Descrição Quantidade 27 Galão de água 20 litros 2 Controlador lógico programável Twido, modelo TWDLCAA24DRF, fabricante 28 Telemechanique 1 de entrada analógica para controlador lógico programável Twido, 29 Módulo 1 modelo TWDAMM3HT, fabricante Telemechanique alimentação 110 Vac, corrente de saída 25A, modelo LC1D25F7, 30 Contatora, 1 fabricante Telemechanique 31 Borneira para trilho tipo ômega TS-35, fabricante Siemens 30 32 Cabos (fios), bitola 0,75mm, fabricante Pirelli 30 m 33 Cabos (fios), bitola 0,50mm, fabricante Pirelli 20 m 34 Cabos (fios), bitola 1,50mm, fabricante Pirelli 10 m 35 Identificadores para fio --36 Terminação de fios 100 37 Porca sextavada 1/2" conexão BSP 1 38 Porca sextavada 3/4" conexão BSP, fabricante Tupy 1 39 Junta de vedação 1/2" 1 40 Junta de vedação 3/4" 1 41 Bomba de água, 127 Vac, fabricante Invensys 1 42 Plástico adesivo, com 50 cm de largura, tipo contact 4m 43 Emborrachado preto, para isolamento do painel 2 44 Fita para vedação de tubulação, em PTFE, 3 metros 1 45 Fita isolante, isolação elétrica até 600V, fabricante 3M 1 46 Barramento de cobre, com parafusos, porcas e arruelas anti-oxidantes 3

79

7.2 – DIAGRAMA ELÉTRICO

A N E

R T E F EC

h

V E

Z n

W D F

E

T D

E T

P

N

W

+

n

T T

W

+

W

F a u a e

D V

e

e N E G E L

D

e a

o u e N N

a e G

e v u

o o

ó n e

e v a h C

S

S L

o S

ó n e o S a u v á

e v N e

e u

e

e

o

a n ê

a o

n a

e E

X

a o a n o C C

e

n L

o B

B

B

m

T

T

S T S T E

L L

T

F

L L

T F V

L

F V

L

F V

L D

V V

T

V D

+

C V

80

E

T

L

O C R T É L E

h n g n E

m

T S H N E S DE

T E P

M E

n

W

Y Y

L L

n m

F

Q

B

F

n Ê

n

T a u á D a

P

L L

g

W

o n e

e

m

E m

Q E

S

L T

7.3 – FLUXOGRAMA DE ENGENHARIA

81

7.4 – FOLHA DE DADOS (DATASHEETS) A seguir listaremos os equipamentos que possuem as suas folhas de dados referenciadas neste capítulo:

82

83

84

85

86

Simples

Mod. EVA 01 - Válvula de entrada de água - reta 1 entrada e 1 saída Materiais: Corpo: termoplástico Filtro: plástico (removível) Partes metálicas: aço bicromatizado Membrana: borracha (padrão) ou silicone (atóxica) Terminais: latão Gravações: conforme especificações do cliente Pressão de operação: 0,2 to 8,0kgf/cm2 (vazão mínima = 7 I/min. com 0,2 kgf/cm2; vazão mínima = 40(8I/min. 8,0 kgf/cm2) opcional - regulador de vazão l/min,com 12 l/min., 20 l/min.) 0,2 a 2,0 Kgf/cm2 (EVA 08)

Temperatura máxima do líquido : 60ºC Rigidez dielétrica: 1.500 VCA - 1min. Saída de água (conexão para mangueira) :

Disposição geométrica em relação à entrada: reta Número de entradas / saídas : 1 entrada / 1 saída Vida útil: >50.000 operações (3,5 Kgf/cm2)

Tipo de terminal (alimentação): Faston 6,3mm x 0.8mm. Bobina: Tensão:

127 VCA/ 60Hz (bobina amarela) 220 VCA/ 50-60Hz (bobina preta) 12 VCC (bobina azul) 24 VCC (bobina verde) 220 / 240 VCA/ 50Hz (bobina vermelha)

87

88

89

90

91

92