Estrutura e parâmetros do BF-FF

A parametrização e execução de algoritmos de controle avançados e de Lógica Fuzzy (LF) por sistemas especialistas dependem de uma Central Unitária de Processamento (CPU –

Central Process Unit), sejam por meio de uma estação de trabalho (PC - Personal Computer)

ou de um CLP.

O IDE Matlab necessita de uma estação de trabalho (Workstation) para desenvolvimento de aplicações, ou seja de um PC com uma CPU adequada ao processamento e armazenamento do ambiente. Este equipamento deve suportar a parametrização de objetos, o desenvolvimento de algoritmos e a execução dos programas desenvolvidos neste tipo de plataforma de trabalho (Framework), como apresentado no Capítulo 2 (MATHWORKS, 2006).

O desenvolvimento do Bloco de Função de Lógica Fuzzy Fieldbus Foundation (BF- LF-FF) seguiu as normas: Blocos de Função Fieldbus Foundation (IEC 61804); Blocos de Função Fuzzy em Controladores Lógicos Programáveis (CLP) (IEC 61131-7); Arquitetura das redes Fieldbus Foundation (IEC 61178-4), conforme apresentado no Capítulo 2.

O desenvolvimento dos arquivos com base na EDDL abrange parâmetros, e detalhes específicos para sistemas FF conforme apresentado no Capítulo 2. Os dispositivos FF possuem três tipos de blocos de função: os Blocos Transdutores (Transducer Block), os Blocos de Recursos (Resources Block) e os Blocos Funcionais (Function Block).

A norma define blocos funcionais como elementos de software que modelam programas paramétricos, os quais transformam parâmetros de entrada em parâmetros de saída (,1999). A Figura 42 mostra a arquitetura baseada em blocos funcionais.

Figura 42 - Componentes da arquitetura do processo de aplicação baseado em blocos funcionais (SMAR,2006).

Os Blocos Transdutores são blocos que ficam entre os circuitos de entrada e saída físicas (I/O – Input / Output) o Bloco Funcional e a interface de aplicação do dispositivo (firmware). São responsáveis por converter os sinais de entradas ou saídas físicas em variáveis, portanto isolam a entrada física da entrada dos blocos I/O, utilizados por outros blocos na elaboração da estratégia de controle.

Os Blocos de Recurso servem para descrever características técnicas dos instrumentos ou dispositivos e seus parâmetros de configuração. Esta descrição técnica que os Blocos de Recurso realizam, desvincula os Blocos Transdutores e Blocos de Função a descreverem as características dos equipamentos aos quais vão ser aplicados. Estes blocos são definidos pelos fabricantes dos dispositivos ou equipamentos.

Cada um dos blocos mostrados na Figura 42 possuem parâmetros e variáveis, que se ajustam a execução de operações e tarefas em cada instrumento ou equipamento de uma determinada aplicação. Os parâmetros e as variáveis são determinados por características denominadas pelo “Nome” ou “mnemônico” e pelo “Tipo de dado”. O Mnemônico é o nome do endereço lógico de memória física para o tipo de variável mapeada no microprocessador ou microcontrolador (CPU) do instrumento ou equipamento FF. O endereço de memória varia conforme o número de bits ou bytes utilizados pela CPU no instrumento. A designação do mnemônico da CPU ao tipo de variável na norma FF, atribui ao endereço da interface de aplicação a cada mnemônico uma variável simples ou uma variável de estrutura. A variável de estrutura específica o comportamento e ou relacionamento de cada objeto representado na Figura 42. A especificação dos Tipos de dados pela norma Fieldbus Foundation determina um conjunto de tipos padrão de dados caracterizado por um índice de tipos de dados. Os tipos de dados especificados pela norma FF pode ser visto na Tabela 38 e Tabela 39.

Tabela 38. - Tipos de variáveis especificados pela norma FF. Tipos de dados

Índice Tipo Nome

1 Variável simples Booleano 2 Variável simples Inteiro (8) 3 Variável simples Inteiro (16) 4 Variável simples Inteiro (32) 5 Variável simples Unsigned (8) 6 Variável simples Unsigned (16) 7 Variável simples Unsigned (32) 8 Variável simples Ponto flutuante (PF) 9 Variável simples String visível

10 Variável simples String de octetos 11 Variável simples Data

12 Variável simples Horário do dia 13 Variável simples Diferença de horário 14 Variável simples String de bits

15 Variável simples Valor de tempo 64 Estrutura Valor & Status (PF) 65 Estrutura Valor & Status (Discreto) 66 Estrutura Valor & Status – String de bits

67 Estrutura Escala

68 Estrutura Modo

69 Estrutura Permissão de Acesso 70 Estrutura Alarme (PF)

Tabela 39. Tipos de variáveis especificados pela norma FF. Tipos de dados

Índice Tipo Nome

72 Estrutura Alarme – Discreto 73 Estrutura Evento – Atualização 74 Estrutura Alarme – Sumário 75 Estrutura Alerta – Analógico 76 Estrutura Alerta – Discreto 77 Estrutura Alerta – Atualização

78 Estrutura Tendência – Ponto Flutuante 79 Estrutura Tendência – Discreto

80 Estrutura Tendência – String de bits

81 Estrutura FB Link

82 Estrutura Simulação – Ponto Flutuante 83 Estrutura Simulação – Discreto

84 Estrutura Simulação – String de bits

85 Estrutura Teste

86 Estrutura Ação – Instanciação e apagamento

Outras designações de tipos de dados e suas definições são dadas, conforme a utilização nos blocos de função FF:

- Tipos de uso: parâmetros de entrada, de saída ou internos; - Modo de armazenamento: dinâmico, estático e não-volatil; - Tamanho, em bits;

- Direção: no caso de parâmetros de entrada e saída, a direção indica se o parâmetro é enviado em links no sentido direto ou contrário ao fluxo da malha de controle;

- Unidade de engenharia;

- Permissão: regras que definem quais os dispositivos externos podem modificar cada parâmetro;

- Modo: modos de operação do bloco funcional nos quais os parâmetros podem ser modificados.

Os parâmetros definidos para os blocos de função podem ter três características: Parâmetros dinâmicos, parâmetros estáticos, parâmetros não-voláteis.

Os parâmetros dinâmicos são aqueles calculados pelo programa do bloco, e não precisam ser recuperados após um erro de execução ou uma falha (exemplo: falta de energia).

Os parâmetros estáticos são os dados de configuração que devem ser salvo em uma memória não volátil. Estes parâmetros são verificados pelo configurador FF e eventualmente atualizados.

Os parâmetros não voláteis são aqueles que constantemente são atualizados e que numa eventual falha ou erro de execução.

Os parâmetros de entrada e saída possuem um byte de estado (status) composto de três partes: qualidade, sub-status e limite.

A informação de qualidade pode ser:

 Good (cascade): quando o dado é confiável e poderá ser utilizado em malhas de controle tipo cascata, onde o ponto de ajuste (set-point) é remoto.

 Good (Non-Cascade): quando a qualidade do dado é boa, mas não se pode utilizar o dado em uma malha de controle do tipo cascata.

 Uncertain: neste caso a qualidade do dado é imprecisa, pode ter ocorrido falha na aquisição ou na determinação do dado por cálculos.  Bad: O dado não é válido e não pode ser utilizado.

A execução do programa do bloco depende de diversos fatores que podem ser:  Eventos externos;

 Status de parâmetros de entrada;  Status de parâmetros de configuração.

As variáveis trabalham em função destes fatores e o bloco de função pode executar os programas em modos diferentes de execução. Estes modos de execução impõem outros status a configuração da malha de controle. Os modos de operação são divididos em oito modos possíveis que estão descritos a seguir:

 Out of Service (OOS): o programa está fora de serviço e não é executado;

 Inicialization Manual (Iman): o programa não é executado e as saídas seguem um parâmetro externo vindo do bloco que está ligado em sequência no diagrama;

 Local Override (LO): as saídas do bloco de controle seguem um parâmetro externo. Este modo é executado quando ocorrem situações de falha;

 Manual (Man): As saídas do bloco não são calculadas, o operador é quem configura esta operação e as saídas;

 Automatic (Auto): o programa é executado normalmente e está fornecendo as saídas calculadas;

 Cascade (Cas): o setpoint vem por uma ligação (link) de outra aplicação em um dispositivo de interface Fieldbus e o operador não pode atuar diretamente nesta aplicação;

 Remote Cascade (Rcas): o setpoint vem por um link de outra aplicação de controle remota em um dispositivo de interface Fieldbus;

 Remote-Output (Rout): as saídas do bloco funcional são modificadas por uma outra aplicação de controle remota em um dispositivo de interface Fieldbus;

Além destes parâmetros dos modos de execução nos programas dos blocos funcionais também existe os modos de operação (MODE_BLK). O parâmetro MODE_BLK indica e controla os modos de operação que podem ser:

 Target: é o modo de operação a ser atingido. Normalmente este parâmetro é definido pelo operador;

 Actual : é o modo de operação que mostra o estado atual de operação, que demonstra a execução do bloco em tempo real.

 Normal: lista os modos normais de operação dos blocos de função, no parâmetro permitted. Indica o momento da seleção para o operador do parâmetro target.

6.5 ESTRUTURA DE CONFIGURADORES FF CONFORME A NORMA IEC 61804.