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Exercicios resolvidos de clp bom demais da Siemens para melhor entendimento do conteúdo aplicado à materia.
Tipologia: Exercícios
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Em oferta
31 Dispositivo HMI (Human Interface MAchine)....................... 21
32 Inserir um dispositivo HMI no programa.......................... 22
1 Tabela de especificações.................................... 3
2 Tipos de dados supportados pelo S7-1200.......................... 5
SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11 iii
Professor Responsável da Disciplina: Prof. Dr. Jesus Franklin Andrade Romero Aluna de Estágio de Docência II: Victoria Alejandra Salazar Herrera
A presente apostila tem o objetivo de introduzir o controlador lógico programável SIMATIC S7-1200, e o ambiente de programação STEP 7 BASIC, ao qual pode-se acessar através o Portal de Automação Plenamente Integrada (TIA: Totally Integrated Automation), tendo como base os manuais do SIMA- TIC S7-1200, [Sie11b] e [Sie11a]. Um controlador lógico programável (CLP) é um tipo de controlador, basado em microprocessador, que utiliza uma memória programável para armazenar instruções e para implementar funções, tais como operações lógicas, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, a fim de controlar máquinas e processos [Bol09]. O CLP é um dispositivo otimizado para ser usado em condições de altas ou baixas temperaturas, assim como em ambientes com excessivo ruído eléctrico. A família de CLPs SIMATIC S7 da Siemens são modulares e podem ser expandidos de forma flexível através do conectores de I/O (Entrada/Saída), módulos funcionais e de comunica- ção. Os CLPs modulares da família SIMATIC S7 são sistemas altamente disponíveis ou à prova de falhas. O mais recente CLP na linha dos controladores Siemens SIMATIC é o S7-1200.
SIMATIC S7-1200 O controlador modular SIMATIC S7-1200 é um modelo compacto, ele ocupa pouco espaço adequando-se para os pequenos sistemas de automação que exigem funções lógicas simples ou avançadas , HMI (Human Machine Interface), e redes. O design compacto e baixo custo fazem do S7-1200 uma excelente solução para controlar aplicações variadas ([? ]).
A Siemens fornece o Portal de Automação Plenamente Integrada (TIA) no qual através do ambiente de programação STEP 7 BASIC é possível programar os dispositivos (CLPs) e os paneles HMI.
TIA Portal - Totally Integrated Automation Durante 15 anos o conceito Totally Integrated Au- tomation (TIA), tem sido o impulsionador e o elemento central na investigação, desenvolvimento e concepção de mais de 100.000 novos produtos. Para a Siemens, a nova plataforma de Software - To- tally Integrated Automation Portal - representa a realização de uma nova Visão: fornecer uma nova plataforma integrada e sem paralelo no mundo de soluções de automação, e para todos os sectores da indústria 1.
STEP 7 SIMATIC STEP 7 Basic V11 é uma versão de baixo custo do software STEP 7 Pro- fessional no Portal TIA, é usado para a engenharia dos micro controladores do SIMATIC S7-1200 e
(^1) https://www.swe.siemens.com/portugal/web_nwa/pt/PortalInternet/QuemSomos/negocios/ Industry/IA_DT/AutomationSystems/Pages/TIAPortal.aspx
Tabela 1: Tabela de especificações
Função CPU 1214C Dimensões físicas (mm) 10X100X Memória do usuário Trabalho 50KB Load 2MB Remanescente 2KB I/O Integradas Digital 14 entradas/10 saídas Analógicas 2 entradas Tamanho da Entradas (I) 1024bytes imagem de processo Saídas (Q) 1024bytes Dimesões físicas (mm) 10X100X Memoria bit(M) 8192bytes Signal Board (SB) ou 1 placa de comunicação (CB) Módulo de comunicação (CM) 50KB (ampliação no lado esquerdo) Conetores rápidos Total 6 Fase simples 3 a 100 kHz / 3 a 30 kHz Fase em quadratura 3 a 80 kHz / 3 a 20 kHz Geradores de impulsos 2 Memory Card SIMATIC Memory Card (opcional) Conservação de tempo do Típico: 10 dias / Mínimo: 6 dias a 40 ◦^ C relógio de tempo real PROFINET 1 porto de comunicação Ethernet Velocidade de execução de funções 18 μ s /instrução matemáticas com números reais Velocidade de execução booleana 0,1 μ s/instrução
Cada CPU proporciona conexões HMI que admitem máximo de 3 dispositivos HMI, o nú- mero total depende dol tipo de paneis HMI indicados na configuração, (páginas 19-20 do [Sie11b]).
A família S7-1200 oferece diversos módulos y placas de conexão para ampliar a capacidade da CPU com I/O adicionais e outros protocolos de comunicação. Para mais informação sobre um módulo em particular, consulte os dados técnicos (Página 239 do [Sie11b]). A Fig.2 apresenta os módulos que podem ser adicionados ao CLP. Sendo:
1 Módulo de comunicação (CM), processador de comunicações (CP) o TS Adapter
3 Signal Board (SB) o placa de comunicação(CB)
4 Módulo de sinais (SM)
Informação mais detalhada apresenta-se nas páginas 16-18 do [Sie11b].
Figura 2: Módulos adicionais ao CLP S7-
A CPU tem três modos de operação, os quais são indicados nos LEDs localizados na parte frontal da mesma. Os modos ou estados de operação são listados a seguir:
A CPU suporta o arranque a quente para passar ao modo RUN, isto é, o processo inicia-se no ponto em que foi parado. A CPU não dispõe de um interruptor físico para cambiar o modo de operação,porém o STEP 7 oferece as seguintes ferramentas para cambiar o modo de operação da CPU:
Também pode-se inserir a instrução STP no programa para cambiar a CPU ao modo de ope- ração STOP. Isto permite deter a execução do programa segundo a lógica de funcionamento dos mesmo
Para escrever em uma determinada área da memória são criados símbolos ou “variáveis” para dire- cionar os dados, sejam variáveis PLC atribuídas às entradas e saídas ou como variáveis locais usadas em um bloco lógico. A seguir explica-se o direcionamento absoluto ai qual fazem referência os “tags” do programa no CLP para armazenar os dados durante a execução do programa.
Ainda que não estejam disponíveis como tipo de dados, as operações de conversão suportam os seguintes formatos numéricos BCD (Binary Coded Decimal, decimal codificado binariamente).
Mais detalhes quanto os tipos de dados na pág. 60 do [Sie11b].
Ao criar o programa para as tarefas de automação, as instruções do programa se inserem em blocos lógicos, ([Sie11a]), brevemente explicados a seguir:
2.5.1 Blocos de Organização (OB)
Um OB responde a um evento específico na CPU e pode interromper a execução do programa. O bloco predeterminado para a execução cíclica do programa (OB 1)oferece a estrutura básica e é o único bloco lógico que se requere para o programa. Caso sejam incluídos outros OBs em seu pro- grama, esses OBs interrompem a execução de OB 1. Os outros OBs executam funções específicas, tais como tarefas de inicialização/arranque, processamento de alarmes e manipulação e erros, ou para a execução de um código de programa específico em determinados intervalos de tempo. Detalhes em relação à criação e configuração dos OBs na pág. 138 do [Sie11a]. Os OBs podem ser enumerados a partir de 200, devido a que os números inferiores a 200 estão reservados para os OBs predetermina- dos.
Determinados eventos da CPU disparam a execução de um OB, como eventos de arranque. a CPU processa os OBs segundo a sua prioridade, a prioridade mais baixa é 1 (para o ciclo do programa principal), e a prioridade mais alta é 27 (para interrupções de erro de tempo). Um OB não pode chamar a outro e também não pode ser chamado desde uma Função (FC) ou Bloco de Função (FB), [Sie11b]. A seguir são listados os tipos de processos que podem ser controlados pelos OBs, pág. 53 do [Sie11b].
2.5.2 Blocos de Função (FB)
Um bloco de função (FB) é uma sub-rotina que é executada quando chamada desde outro bloco de código (OB, FB ou FC). O bloco de chamada passa parâmetros para o FB e também identifica um bloco de dados específico (DB) que armazena os dados para a chamada específica ou instância do respetivo FB. Alterando o DB de instancia se permite ao FB genérica controlar a operação de um conjunto de dispositivos. Por exemplo, um FB pode controlar várias bombas e válvulas, com diferentes instancias de DBs que contém os parâmetros operacionais específicas para cada bomba ou válvula. Mais detalhes quanto aos FB na pág. 140 do [Sie11a] e na pág. 90 do [Sie11b]
2.5.3 Funções (FC)
Uma função (FC) é uma sub-rotina que é executada quando chamada desde outro bloco de código (OB, FB ou FC). A FC não tem associado um DB de instancia. O bloco que efetua a chamada passa parâmetros para o FC. Os dados temporários não são salvos, para armazenar os dados permanentes deve-se atribuir o valor de saída em um endereço de memória global, tais como a memória M ou a um DB global.
Uma FC também pode ser chamada várias vezes em diferentes pontos de um programa. Essa reutilização simplifica a programação de tarefas recorrentes.
2.5.4 Blocos de dados (DB)
Os blocos de dados (DB) se criam no programa para armazenar os dados dos blocos lógicos. Todos os blocos do programa podem acessar aos dados DB globais, porém, os DBs de intancia so armazenam dados de um FB específico. O programa pode armazenar os dados nas distintas áreas de memoria da CPU, por exemplo, nas áreas de entradas (I), saídas (Q) y segmentos de memória (M). Também é possível utilizar um DB para acessar rapidamente a dados armazenados no programa. Os dados armazenados em um DB não são apagados quando o bloco de dados se fecha ou quando finaliza a execução do bloco lógico associado. Existem dois tipos de DBs:
As linguagens que o STEP7 BASIC permite utilizar são:
No caso do STEP7 BASIC pode se realizar a transformação de linguagens só entre LAD e FBD.
"C" := SQRT (SQR (#A) + SQR (#B)); Parâmetros da instrução SQRT.
Como linguagem de programação de alto nível, SCL utiliza instruções estândar para tarefas básicas:
Os operadores aritméticos podem processar vários tipos de dados numéricos, O tipo de da- dos resultantes é determinado pelo tipo de dados dos operandos mais significativos. por exemplo, uma operação de multiplicação que tenha como operandos um dado do tipo INT e outro do tipo REAL dará como resultado um valor REAL.
O ambiente de programa que a Siemens desenvolveu para a programação do S7-1200 é o STEP7 em duas versões: Profisional e Básica, sendo esta última a disponível no laboratório.
O STEP7 provê um ambiente amigável para o desenvolvimento da lógica do controlador, configurar visualização HMI, e a rede de comunicação. O STEP 7 fornece duas vistas diferentes sobre o projeto:
(^1 2 )
4
Figura 5: Tela do ambiente de programação STEP7: Vista do Portal
1 Portais para diferentes tarefas.
2 Tarefas do portal selecionado.
3 Painel de seleção das ações.
4 Mudar para a Vista do Projeto.
1 Menu e barra de ferramentas.
2 Árbore do projeto.
3 Área de trabalho.
(^4) Task Cards.
5 Janela de inspeção.
6 Mudar para a Vista do Portal.
7 Barra de Edição.
1
2
3
4
5
6 7
Figura 6: Tela do ambiente de programação STEP7: Vista do Projeto
O usuário pode escolher qual vista ajuda a trabalhar mais eficientemente. Com um único clique, pode-se alternar entre a Vista Portal e a Vista do Projeto.
Na Fig.7 apresenta-se a barra de tarefas, no quadro vermelho ressaltam-se os ícones para escolher a vista do projeto como horizontal ou vertical, sendo que durante a programação serão
Figura 9: Adicionar dispositivo
Figura 10: Escolher dispositivo no específico
Figura 11: Escolha do dispositivo
Inicialmente aparecerá uma tela aonde mostra que a CPU está sendo procurada Fig.12. Uma vez que o dispositivo foi detectado aprecerá a tela apresentada na Fig.12, fazer clique no botão “De- tect”.
Aparecerá uma tela que solicita a detecção automática de um endereço IP, Fazer clique em “yes”, indicando depois que o IP foi estabelecido, (Fig.14).
Caso não se tenha o dispositivo para realizar a detecção deve-se escolher no caso o CPU 1214C AC/DC/Rly (Fig.15)
Figura 12: Detecção do dispositivo
Figura 13: Detecção do dispositivo
Figura 14: Detecção do dispositivo
O dispositivo aparece na vista do projeto como se ilustra na Fig.
As “variáveis do CLP” são nomes simbólicos das entradas e saídas (I/O) e as direções de memória da CPU. Depois de criá-las o STEP 7 as salva numa tabela de variáveis. Todos os editores do projeto (seja o editor de programação, o de dispositivos, o de visualização ou o da tabela de observação)
Figura 17: Adicionar variáveis
Na Fig.18 se apresenta a nova variável adicionada, para definir ela como entrada saída ou variável auxiliar fazer clique na zeta remarcada no círculo vermelho, aparecerá um diálogo onde debe-se escolher I, Q ou M respetivamente. O espaço reservado para “bit number” deve-se preencher com o número de variável que será usado.
Figura 18: Definir o tipo de variável
Mais detalhes podem se observar na pág. 38 do [Sie11b].
O código do programa consiste em instruções que executa a CPU seguindo uma sequencia. Para abrir o editor de programação, proceda da seguinte maneira:
1 Abrir a pasta “Program Blocks” na árvore de projeto para ver o bloco “Main [OB1]” para aceder ao programa principal. Caso ele não exista debe ser criado.
2 Fazer um clique duplo no ícone “Add new block”. Aparecerá a tela apresentada na Fig.19. Observa-se que podem ser criadas quatro diferentes tipos de Blocos de programa e que e pos- sível escolher a linguagem de programação (opções ressaltadas nos quadros vermelhos e deta- lhados previamente na seção 2.5)
Figura 19: Blocos de programação
Na Fig.19 ressalta-se também no inferior diferentes ícones, eles apresentam diferentes vistas na tela do projeto, deve-se escolher “Main(OB1)” para acessar ao bloco do programa.
Como exemplo, se aplicará a linguagem Ladder (LAD)ou Esquema de contatos (KOP) para criar a lógica do programa.
Como se apresenta na Fig.20, inicialmente procurar o ícone “Instructions” no extremo direito e fazer um clique, aparecerá uma tela com o conjunto de instruções em Ladder.
Cada contato ou bloque deve ser arrastado até o corpo principal do programa. Ressalta-se com quadros vermelhos o nome do bloco sendo utilizado e o respetivo segmento (rede), chamado “Network”
As instruções apresentadas para adicionar bobinas e contatos servem para adicionar qual- quer tipo de bloco de instruções no programa,mas detalhes nas páginas 42 e 43 de [Sie11b].
