Setor industrial, IA&DT
Documentação de treinamento SCE para a solução de automação universal universal Totally Integrated Automation (TIA)
Módulo TIA Portal 010-050
Processamento de valores analógicos no Processamento SIMATIC S7-1200
Documentação de treinamento SCE Módulo TIA Portal 010-050, edição 03/2013
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Pacotes de instrutor SCE deste documento
SIMATIC S7-1200 AC/DC/RELAIS 6º "TIA Portal" Nº de pedido: 6ES7214-1BE30-4AB3
SIMATIC S7-1200 DC/DC/DC 6º "TIA Portal" Nº de pedido: 6ES7214-1AE30-4AB3
SIMATIC S7-SW para treinamento STEP 7 BASIC V11 Upgrade (para S7-1200) 6º "TIA Portal" Nº de pedido: 6ES7822-0AA01-4YE0
Note que os pacotes de instrutor podem ser substituídos por pacotes atualizados. Um resumo dos pacotes SCE atualmente disponíveis pode ser encontrado em: siemens.com/sce/tp
Treinamentos avançados Para treinamentos avançados SCE Siemens, entre em contato com o parceiro SCE da sua região siemens.com/sce/contact
Outras informações sobre SCE siemens.com/sce siemens.com/sce
Nota sobre o uso A documentação de treinamento para a solução de automação universal Totally Integrated Autom Automation ation (TIA) foi elaborada para o programa "Siemens Automation Cooperates with Education (SCE)" especificamente para fins educacionais. A Siemens AG não assume nenhuma responsabilidade sobre o conteúdo. Este documento só pode ser utilizado para o treinamento inicial em produtos/sistemas da Siemens. Isto é, ele pode ser copiado em sua totalidade ou parcialmente e ser entregue aos alunos para uso durante o treinamento. A transmissão e reprodução deste documento, bem como a divulgação de seu conteúdo, são permitidas apenas para fins educacionais. As exceções demandam a aprovação por escrito do representante da Siemens AG: Sr. Roland Scheuerer
[email protected].
[email protected]. As violações estão sujeitas a indenização por danos. Todos os direitos, inclusive da tradução, tr adução, são reservados, particularmente para o caso de registro de patente ou marca registrada. A utilização em cursos para clientes industriais é expressamente proibida. O uso comercial dos documentos não é autorizado. Agradecemos à empresa Michael Dziallas Engineering e todas as pessoas pelo auxílio na elaboração deste documento.
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Setor industrial, IA&DT PÁGINA: 1. Prefácio......................................................................................................................................... Prefácio.................................................................... ................................................................................... .............. 4 2. Notas sobre a programação pr ogramação do SIMATIC SIMAT IC S7-1200 S 7-1200 ......................................................... .................................................................................... ........................... 6 2.1 Sistema de automação SIMATIC S7-1200................................................................................................. .................................................................................................6 2.2 Software de programação STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11) ......................................................6 3. 4.
Sinais analógicos ................................................... ........................................................................................................................ ..................................................................................... ................ 7 Tipos de dados no SIMATIC SIMAT IC S7-1200 ........................................................................................................ ........................................................................................................8
5. Leitura/saída de valores analógicos ........................................................................................................... ...........................................................................................................9 5.1 Normalização dos valores analógicos ...................................................................................................... ......................................................................................................10 6. Exemplo de monitoramento do nível de um tanque ......................................................... ................................................................................. ........................ 10 6.1 Programação do monitoramento do nível de preenchimento preenchim ento para o SIMATIC S7-1200 ........................ 11
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1.
Prefácio O conteúdo do módulo SCE_PT_010-050 constitui a unidade de aprendizado 'Fundamentos da
programação CLP' e representa uma introdução rápida com relação à programação do SIMATIC S7 1200 com o TIA Portal.
Fundamentos da programação CLP Módulo 10, módulo 20
Simulação do sistema SIMIT Módulo 150 Fatores adicionais para a programação CLP Módulo 30
Outras linguagens de programação Módulo 40
PROFIBUS
PROFINET
Módulo 60
Módulo 70
Tecnologia de segurança
Tecnologia de sensores
Módulo 80
Módulo 110
AS-Interface Módulo 50
Visualização do processo (IHM) Módulo 90
Tecnologia de acionamento Módulo 100
Meta de aprendizado: Neste módulo, o leitor deverá aprender a programar um monitoramento de valor limite em um valor analógico. O controlador (CLP) é um SIMATIC S7-1200 e o programa é criado com a ferramenta de programação TIA Portal. O módulo apresenta os fundamentos e demonstra o procedimento com base em um exemplo detalhado.
Pré-requisitos: Para um bom entendimento desse módulo, é
necessário conhecimento sobre Windows
Fundamentos da programação de CLP's com o TIA Portal (por exemplo, Modul_010-010_- Programação 'startup' do SIMATIC S7-1200 com TIA Portal V11)
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Setor industrial, IA&DT Hardware e software necessários 1
PC Pentium Pentium 4 com 1.7 GHz, 1 GB de RAM (XP) ou 2 GB de RAM RAM (Vista), espaço lilivre vre em disco de aprox. 2 GB Sistema operacional Windows XP Professional SP3 / Windows 7 Professional / Windows 7 Enterprise / Windows 7 Ultimate / Windows 2003 Server R2 / Windows Server 2008 Premium SP1, Business SP1, Ultimate SP1
2
Software STEP 7 Professional V11 SP1 (TIA Portal V11)
3
Conexão Ethernet entre o PC e o CLP 315F-2 PN/DP
4
CLP SIMATIC S7-1200, p.ex., CPU 1214C. As entradas deverão ser executadas em um painel de controle.
2 STEP 7 Professional V11 (TIA Portal)
1 PC 3 Conexão Ethernet
4 S7-1200 com CPU 1214C
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2.
Notas sobre a programação do SIMATIC S7-1200
2.1
Sistema de automação SIMATIC S7-1200 O sistema de automação SIMATIC S7-1200 é um sistema de microcontrolador modular para as faixas de baixa e média potência. Existe uma ampla gama de módulos para a adaptação ideal em diferentes tarefas de automação. O controlador é composto de uma fonte de alimentação, uma CPU e módulos de entrada e de saída para os sinais S7 digitais e analógicos. Eventualmente, também são aplicados módulos funcionais e de comunicação para tarefas específicas, como por exemplo, o controle do motor de passo. O controlador lógico programável (CLP) monitora e controla uma máquina ou um processo por meio do software S7. No software S7, os módulos de Input/Output (I/O) são consultados através de endereços de entrada (%I) e endereçados através de endereços de saída (%Q). O sistema é programado com o software STEP 7.
2.2
Software de programação STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11) O software STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11) é a ferramenta de programação para os sistemas de automação -
SIMATIC S7-1200
-
SIMATIC S7-300
-
SIMATIC S7-400
-
SIMATIC WinAC
Com STEP 7 Professional V11, as seguintes funções podem ser usadas para a automação de um sistema: -
configuração e parametrização do hardware
-
estabelecimento da comunicação
-
programação
-
teste, startup e serviço com as funções de operação/diagnóstico
-
documentação
-
criação de telas para os SIMATIC Basic Panels com WinCC Basic integrado.
-
com os os pacotes WinCC avançado avançado também é possível criar soluções de visualização para PCs e outros painéis
Todas as funções são auxiliadas por uma Ajuda detalhada.
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3.
Sinais analógicos Ao contrário de um sinal binário que pode registrar somente os dois estados de sinal "Tensão presente +24V" e "Tensão ausente 0V", os sinais analógicos podem registrar qualquer quantidade de valores dentro de uma determinada faixa. Um exemplo típico de um transmissor analógico é um potenciômetro. Dependendo da posição do botão giratório, é possível ajustar a resistência até um valor máximo. Exemplos de variáveis analógicas na tecnologia de controle: -
Temperatura -50 ... +150°C Vazão 0 ... 200 l/min Rotação 500 ... 1500 rpm etc.
Estas variáveis são convertidas em tensões, correntes ou resistências elétricas com a ajuda de um transdutor. Nos casos em que se deseja registrar, por exemplo, a rotação, a faixa de rotação de 500 a 1500 rpm pode ser convertida em uma faixa de tensão de 0 a +10 V através de um transdutor. Em uma rotação medida de 865 rpm, o transdutor irá informar um valor de tensão de + 3,65 V.
500
1500 1500rpm U/min
865 365
10 V:1000 1000U/min rpm ==0,01 10V: 0,01V/rpm V/U/min 365 U/min rpm x x0,01 = 3,65 365 0,01V/rpm V/U/min = 3,65
1000 rpm 1000 U/min 10V 10 V
++10 10VV
0V
Estas tensões, correntes e resistências elétricas são conectadas a um módulo analógico que digitaliza este sinal. Ao processar variáveis analógicas com um CLP, o valor lido lido de tensão, corrente ou resistência deve ser convertido em uma informação digital. Esta conversão é denominada como conversão analógica-digital (Conversão A/D). Isto significa que, por exemplo, o valor de tensão de 3,65 V é armazenado como informação na forma de uma série de dígitos binários. Quanto mais dígitos binários forem usados para a representação digital, mais precisa será a resolução. Se existisse somente 1 bit disponível para a faixa de tensão de 0 a +10 V, só seria possível declarar se a tensão medida encontra-se na faixa de 0 a +5 V ou na faixa de +5 V a +10 V. Com 2 bits, a faixa já pode ser subdividida em 4 faixas individuais, ou seja, 0 a 2,5 / 2,5 a 5 / 5 a 7,5 / 7,5 a 10V. Os conversores A/D convencionais da tecnologia de controle trabalham com 8 ou 11 bits. Sendo assim, com 8 bits eles possuem 256 faixas individuais e com 11 bits uma resolução correspondendo a 2048 faixas individuais.
20 mA/10 20m A/10VV 10 V:2048 2048==0,0048828 0,0048828 10V:
00A A/0 /0VV
1111 bits Bit
0
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22048 048
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können Spannungséespossível detectar diferenças de
unterschiede tensão < 5 mV 990 litros Exibição do nível de preenchimento < 110 litros
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6.1
Programação do monitoramento do nível de preenchimento para o SIMATIC S7-1200 O gerenciamento do projeto e a programação realizam-se com o software 'Totally Integrated
Automation Portal'. Aqui, em uma interface única, são criados, parametrizados e programados os componentes da solução de automação, tais como controle, visualização e rede. Ferramentas online estão disponíveis para o diagnóstico de erros. Conforme os passos abaixo é possível criar um projeto para o SIMATIC S7-1200 e programar a solução da tarefa:
1.
A ferramenta central é o 'Totally Integrated Automation Portal', que é chamada aqui por meio de um clique duplo. ( Totally Integrated Automation Portal V11)
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Os programas para o SIMATIC S7-1200 são administrados em projetos. Um projeto é criado na visualização do portal ( Create a new project
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tank_analog Create)
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Então, são sugeridos os 'First steps' para a criação do projeto. Primeiro, 'Configure a device'. ( First steps Configure a device)
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Então iremos 'Add new device' com o nome de dispositivo "controller_tank". A partir do catálogo, selecionamos a 'CPU1214C' com a referência correspondente. ( Add new device controller_tank CPU1214C
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6ES7 ……. Add)
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O software altera automaticamente para a visualização do projeto com a configuração de hardware aberta. Aqui é possível adicionar outros módulos a partir do catálogo de hardware (à direita!). Deve ser adicionada a placa de sinal para a saída analógica a partir do catálogo por meio e Arrastar&Soltar. ( Catlog Signal board AO1 x 12Bit
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6ES7 232-… )
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Além disto, em 'Device view' é possível controlar ou reconfigurar os endereços das entradas/saídas. Aqui as entradas analógicas integradas da CPU possuem os endereços %IW64 %IW66 e as saídas digitais integradas os endereços %Q0.0 - %Q1.1 A saída analógica na placa de sinal sinal possui o endereço %QW80
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Para que o software acesse posteriormente a CPU correta, o respectivo endereço endereço IP e máscara de rede deverão ser configurados. ( Properties General PROFINET interface Ethernet addresses IP address: 192.168.0.1 Subnet mask: 255.255.255.0)
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Como na programação moderna não são usados endereços absolutos, mas sim variáveis simbólicas, aqui é necessário definir as Variáveis globais do CLP. Estas variáveis globais do CLP são nomes descritivos com comentário para todas as entradas e saídas usadas no programa. Posteriormente, as variáveis globais do CLP poderão ser acessadas através dos respectivos nomes durante a programação. Estas variáveis globais podem ser usadas em todo o programa e em todos os blocos.
Para naAbra árvore do projeto, DC/DC/DC]’ ementradas seguida,e 'PLC tal, tags'. a tabela 'PLC selecione tags' com 'controller_tank um clique duplo[CPU1214C e insira ali os nomes parae,as saídas conforme mostrado abaixo. ( controller_tank [CPU1214C DC/DC/DC]' PLC tags
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Default tag table)
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Setor industrial, IA&DT 9.
Para criar o bloco de função FC1, selecione o 'controller_tank [CPU1214C DC/DC/DC]’ e, em seguida, os 'Program blocks' na árvore do projeto. Clique duas vezes sobre 'Add new block'. ( controller_tank [CPU1214C DC/DC/DC]’ Program blocks Add new block)
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Setor industrial, IA&DT 10. Selecione a opção 'Function (FC)' e dê o nome 'supervision filling level tank1'. Como linguagem de programação é predefinido o diagrama de blocos funcionais 'FBD'. A numeração realiza-se automaticamente. Como esta FC1 é posteriormente chamada através do nome simbólico, o número não é de grande importância. Aplique as entradas por meio de 'OK'. ( Function (FC1) supervision filling level tank1
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FBD
OK)
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Setor industrial, IA&DT 11. O bloco 'supervision filling level tank1[FC1]' é, então, automaticamente aberto. Antes de poder gravar o programa, é necessário declarar a interface do bloco. Na declaração da interface, são definidas as variáveis locais conhecidas somente neste bloco. As variáveis subdividem-se em dois grupos: Os parâmetros do bloco, que formam a interface do bloco para a chamada no programa.
Tipo
Função
Disponível em
Parâmetros de de entrada Input
Parâmetros cujos valores são lidos pelo bloco.
Funções, blocos de função e alguns tipos de blocos de organização
Parâmetros de saída
Output
Parâmetros cujos valores são gravados pelo bloco.
Funções e blocos de função
InOut
Parâmetros cujo valor é lido pelo bloco na chamada e no qual se Funções e blocos de função realiza a gravação após o processamento.
Parâmetros de transição
Designação
Dados locais usados para o armazenamento de resultados intermediários.
Tipo
Dados locais temporários
Designação
Função
Temp
Variáveis usadas para o armazenamento de resultados Funções, blocos de função e blocos intermediários temporários. Os de organização dados temporários são mantidos somente durante um ciclo.
Dados locais estáticos Static
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Disponível em
Variáveis usadas para o armazenamento de resultados intermediários estáticos no bloco de dados de instância. Os dados Blocos de função estáticos são mantidos até nova gravação, inclusive ao longo de diversos ciclos.
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Setor industrial, IA&DT 12. Na declaração das variáveis variáveis locais, no nosso exemplo são necessárias as s seguintes eguintes variáveis.
Input: tank_level_AI
Aqui é lido o valor analógico do sensor de nível de preenchimento
Output: tank_max tank_min
Aqui é gravado o estado da indicação de máximo para a saída Aqui é gravado o estado da indicação de mínimo para a saída
Temp: tank_level_real tank_level_norm
Esta variável é necessária para o armazenamento de um valor intermediário Aqui é normalizado um valor para o nível de preenchimento disponibilizado disponibilizado no formato de vírgula flutuante na faixa de 100-1000 litros.
Particularmente importante neste exemplo é o uso dos tipos de dados corretos, caso contrário estes não serão compatíveis com as funções de conversão usadas no programa a seguir. Para uma melhor compreensão, todas as variáveis locais devem ser acompanhadas de um comentário.
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Setor industrial, IA&DT 13. Após as variáveis variáveis locais terem sido declaradas, o programa pode ser inserido usando-se usando-se os nomes das variáveis. (As variáveis são identificadas pelo símbolo '#'.) Para este exemplo, o aspecto no FBD será o seguinte.
Programa no diagrama de blocos funcionais (FBD):
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Setor industrial, IA&DT Programa no diagrama ladder (LD):
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Setor industrial, IA&DT 14. Em seguida, seguida, são selecionadas as 'Properties' do bloco de processamento cíclico 'Main[OB1]'. As propriedades dos blocos podem ser alteradas. ( Properties Main[OB1])
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Setor industrial, IA&DT 15. Nas propriedades, selecione a 'Language' de programação diagrama de blocos funcionais 'FBD'. ( FBD
OK)
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Setor industrial, IA&DT 16. O bloco "supervision "supervision filling level level tank1 [FC1]" deve, deve, então, ser chamado a pa partir rtir do bloco de programa Main[OB1]. Caso contrário, o bloco não será processado. Abra este bloco com um clique duplo sobre 'Main [OB1]'. ( Main [OB1] )
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Setor industrial, IA&DT 17. O bloco "supervision filling level tank1 [FC1]" poderá, então, ser movido por meio de simples Arrastar&Soltar para a rede 1 do bloco Main [OB1]. Não se esqueça esqueça de comentar na Network no bloco Main [OB1] também. ( supervision filling level tank1 [FC1])
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Setor industrial, IA&DT 18. No OB1, as variáveis variáveis de entrada e as variáveis de saída são conectadas com as variáveis variáveis CLP aqui mostradas. O projeto é salvo por meio de um clique com o mouse em ( "AI_LEVEL_TANK1" "TANK1_MAX" "TANK1_MAX"
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Setor industrial, IA&DT 19. Para carregar o seu programa completo na CPU, primeiro selecione selecione a pasta 'controller_tank' e clique, em seguida, no símbolo
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Download to device. ( controller_tank
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Setor industrial, IA&DT 20. Caso a interface PG/PC ainda não tiver tiver sido definida, aparecerá uma janela onde isto poderá poderá ser realizado. ( PG/PC interface for loading
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Load)
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Setor industrial, IA&DT 21. Clique, então, novamente em 'Load'. Durante o carregamento, o status é exibido em uma janela. ( Load)
22. O carregamento bem-sucedido será exibido em uma janela. janela. Clique, então, com o mouse em
'Finish'. ( Finish)
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23. Inicie a CPU com um clique do mouse sobre o símbolo
. (
)
24. Confirme a pergunta pergunta se você deseja realmente iniciar a CPU com 'OK'. ( OK)
Documentação de treinamento SCE Módulo TIA Portal 010-050, edição 03/2013
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SCE_PT_010-050_R1209_Processamento de valores analógicos no SIMATIC S7-1200
Setor industrial, IA&DT
25. Com um clique do mouse sobre o símbolo
"Monitoring on/off", é possível observar o estado
das variáveis durante o teste do programa. ( supervision filling level tank1 [FC1]
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