5 SISTEMA INTEGRADO PROPOSTO 64
5.1.2 O Projeto 67
Para a lógica descrita no tópico anterior, foi utilizado um bloco FB em linguagem graph7 (FB1 – Graph Principal). No Graph7, tanto para o mestre, como para o escravo, foram utilizadas 31 etapas. A figura 27 apresenta os blocos utilizados no clp mestre:
Figura 27 - Blocos utilizados para o projeto de comunicação. Fonte: Autoria própria, 2017.
No bloco FC2 (Temporizadores Semáforos) foram inseridos todos os temporizadores e as lógicas de auxílio ao graph7. Já o FC1 (Comunicação), o grupo optou por inserir todas as comunicações entre o CLP mestre e o CLP escravo, pois facilita na visualização de entradas e saídas de comunicação.
No bloco FC3 (Programação Horária), está inserido a lógica para que os semáforos pudessem entrar na etapa de “amarelo piscando”, a partir do momento em que o usuário define no sistema supervisório WinCC.
Nos blocos DB2 e DB4 estão inseridos alguns dados necessários para o funcionamento do botão das IHM’s e da programação horária. No programa também há uma VAT para fazer testes quando necessário. O bloco OB1 (Geral) contém todas os blocos FB’s e FC’s citados anteriormente. Caso algum bloco não esteja inserido em OB1, o respectivo bloco não funcionará. Demais blocos foram gerados automaticamente na criação de um bloco em linguagem Graph7.
Para comprovar efetivamente a comunicação entre os dois CLP’s, foi utilizado um byte para envio de sinais do mestre para o escravo e outro byte para envio de sinais do escravo para o mestre. Esses bytes foram utilizados para envio das seguintes informações:
- Bits para coordenar os tempos de abertura dos semáforos, sendo que o cruzamento mestre está sempre adiantado alguns segundos (determinado pelo usuário) com relação ao escravo;
- Bits para envio de informação do mestre para o escravo, para o caso de a programação horária estar ativa;
- Bits para envio de informação do mestre para o escravo assim que o mestre receber informação de solicitação do pedestre para o cruzamento escravo.
A figura a 28 apresenta um dos cruzamentos do projeto, que foi desenvolvido no WinCC:
Figura 28 - Cruzamento desenvolvido no software WinCC. Fonte: Autoria própria, 2017.
A figura 29 apresenta uma das IHM’s utilizadas como botoeiras para solicitação de passagem de pedestres. A tela da IHM foi desenvolvida no software Galileo e foi utilizado uma IHM da Eaton, que está inserida nos kits didáticos disponibilizados no laboratório de CLP.
Figura 29 - Botão para solicitação de pedestre desenvolvido no software Galileo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Na figura 30 apresenta-se a parte prática deste projeto, montada como foi proposto anteriormente. À esquerda, inserido no kit didático é apresentado o CLP mestre, juntamente com a IHM de solicitação do pedestre e o cruzamento mestre. À direita, inserido no kit didático é apresentado o CLP escravo, juntamente com a IHM de solicitação do pedestre e o cruzamento escravo.
Figura 30 - Projeto de comunicação de CLP’s. Fonte: Autoria própria, 2017.
6 CONCLUSÃO
O desenvolvimento do presente estudo possibilitou uma análise de como configurar a comunicação entre dois CLP’s SIEMENS S7 313. Conforme planejado, foi criado um passo-a-passo em pdf no intuito de orientar alunos de graduação de engenharia do DAELT da UTFPR.
A primeira e única dificuldade encontrada entre a comunicação entre dois CPL’s foi referente à conexão física entre ambos. O cabo utilizado não estava com os terminais conectados da forma correta exigida pelo padrão RS485. Logo, após algumas tentativas, foi levantada a possibilidade de abrir os conectores e verificar os terminais. Corrigido isto, a comunicação foi efetuada perfeitamente.
Além disso, também foi elaborado um exemplo de aplicação em dois cruzamentos de ruas com o objetivo de ilustrar a sincronização entre semáforos. Neste modelo, a rede era composta por duas IHM’s conectadas em barramentos com os dois CPL’s (cada um dedicado a um cruzamento).
Durante a elaboração do exemplo citado acima, também houveram algumas dificuldades encontradas na configuração de comunicação entre o CLP Mestre e a IHM do Escravo. Isso se deu por causa de um default (padrão) de comunicação que era carregado na IHM mesmo configurando informações diferentes. A solução do problema foi excluir o default para que fosse considerado apenas o configurado de fato. Estes detalhes específicos de configuração são explicados no Apêndice A como forma de complementar o trabalho utilizado como referência INOUE E PALAR.
Além deste material que será disponibilizado em versão PDF aos alunos das disciplinas de CLP, foi elaborada também uma vídeo-aula para tornar as explicações mais ricas e fáceis de entendimento. Ela será entregue ao professor orientador deste trabalho, Daniel Balieiro Silva, que repassará aos seus alunos e interessados no tema. A vídeo-aula está disponibilizada no Youtube no seguinte endereço: < https://www.youtube.com/watch?v=InGn1VZqwj4> com o nome “Tutorial - Comunicação entre dois CLP's Siemens S7-300 através de rede Profibus”.
Conclui-se que, tanto os objetivos específicos, como o objetivo geral, foram alcançados com sucesso. Os autores deste trabalho se orgulham de fazer parte do aprendizado desta tecnologia, tão amplamente utilizada na indústria, pelos próximos
estudantes e interessados. Espera-se que este material sirva de suporte base e contribua ao meio acadêmico e incentive ainda mais a exploração sobre o tema.
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APÊNDICE A
Este apêndice tem por objetivo detalhar a configuração da comunicação via rede Profibus entre dois CLP’s Siemens S7-313 disponíveis no laboratório da UTFPR Curitiba.
Para criar um sistema de comunicação mestre-escravo entre dois CLP’s Siemens S7-300, seguir os seguintes passos no step7:
Inserir as estações individualmente no programa, neste exemplo denominadas de estações mestre e escravo conforme podemos verificar na figura 31.
Figura 31 - Tela Inicial com a estações mestre e escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Realizar a configuração de hardware, primeiramente para a estação Mestre, conforme mostra a figura 32, clique uma vez no ícone da estação Mestre.
Figura 32 – Abrir projeto estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Clicar duas vezes no ícone de hardware, conforme a figura 33.
Figura 33 – Abrir configurações de hardware estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Abrirá a tela de configuração de hardware, conforme figura 34.
Figura 34 – Tela de configuração de hardware estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Para criar a rede DP, clicar duas vezes sobre a porta DP, como indica a figura 35.
Figura 35 – Abrir tela de configuração de rede DP da estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Abrirá a janela de Propriedades – DP – (R0/S2.1), conforme figura 36.
Figura 36 – Tela Propriedades – DP – (R0/S2.1) estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Na guia Geral, conforme a figura 37, clicar em Propriedades.
Figura 37 – Abrir tela Propriedades – DP – (R0/S2.1) estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Abrirá a janela de Propriedades – DP(R0/S2.1), conforme a figura 38, na guia Parâmetros no campo Endereço inserir o valor 2 e clicar no botão NEW...
Figura 38 – Criar nova rede de comunicação. Fonte: Autoria própria, 2017.
Abrirá a janela de Propriedades – PROFIBUS, conforme figura 39, verificar os campos “Name: PROFIBUS(1)” referente ao nome da rede e “S7 subnet ID: 005D – 001D” referente ao endereço de sub rede, estes campos são preenchidos automaticamente não havendo a necessidade de alteração dos mesmos, clique em OK.
Figura 39 – Configuração da rede PROFIBUS. Fonte: Autoria própria, 2017.
Retornará a janela Propriedades – DP – (R0/S2.1), conforme a figura 40, verificar que foi acrescentado uma nova linha no campo Subnet, com o nome da rede PROFIBUS criada que neste exemplo é PROFIBUS(1) 1.5 Mbps, clicar novamente em OK.
Figura 40 – Tela Propriedades – DP – (R0/S2.1). Fonte: Autoria própria, 2017.
Na janela Propriedades – DP – (R0/S2.1), como mostra a figura 41, clicar em OK.
Figura 41 – Confirmar configurações da rede PROFIBUS. Fonte: Autoria própria, 2017.
Já é possível verificar a rede PROFIBUS criada, conforme sinalizado na figura 42, clique em salvar e fechar para concluir a configuração da rede PROFIBUS.
Figura 42 – Salvar configurações da rede PROFIBUS. Fonte: Autoria própria, 2017.
Configurando a estação Escravo, clique no ícone correspondente a estação Escravo, conforme a figura 43.
Figura 43 – Abrir projeto referente a estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Clique em Hardware, conforme mostra a figura 44.
Figura 44 – Configurar o hardware referente a estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Duplo clique em DP, conforme mostra a figura 45.
Figura 45 - Abrir tela de configuração de rede DP da estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Na janela Propriedades – DP – (R0/S2.1), na guia Geral, clique em Propriedades, conforme a figura 46.
Figura 46 - Abrir tela Propriedades – DP – (R0/S2.1) estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Na janela Propriedades – PROFIBUS interface DP (R0/S2.1), no campo Endereço insira o valor 3, conforme a figura 47, neste campo deve ser inserido um valor diferente de 2 para evitar conflitos de comunicação, uma vez que este valor foi utilizado para a configuração da Estação Mestre , e clique em OK.
Figura 47 - Tela Propriedades – DP – (R0/S2.1) estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Na janela Propriedades – DP – (R0/S2.1), na Guia Modos de Operação, selecione DP slave, conforme mostra a figura 48, esta configuração indica que nossa estação irá trabalhar como uma Estação Escravo, clique em OK.
Figura 48 – Configurar a estação como escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Clique em salvar e compilar e após em fechar, conforme a figura 49.
Figura 49 – Salvar e fechar as configurações da estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Abrindo a configuração da estação Mestre e acoplando nela a estação Escravo.
Clique uma vez no ícone da estação Mestre, conforme mostra a figura 50.
Figura 50 – Abrir projeto da estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Clicar duas vezes no ícone de hardware, conforme a figura 51.
Figura 51 – Abrir configuração de hardware da estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Clique no ícone Catálogo, conforme a figura 52.
Figura 52 – Abrir o catálogo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Na janela que se abre, clique no símbolo (+) ao lado da palavra PROFIBUS DP, conforme a figura 53.
Figura 53 – Expandir a lista PROFIBUS DP do catálogo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Na lista que se abre, clique no símbolo (+) ao lado de Configuração de estações, conforme a figura 54.
Figura 54 – Expandir a lista de configuração de estações. Fonte: Autoria própria, 2017.
Clique e segure sobre o ícone CPU 31x, referente ao modelo de nossa CPU da Estação Escravo, e arraste até a rede PROFIBUS criada anteriormente, quando aparecer o sinal de mais solte o botão do mouse, conforme mostra a figura 55, com esta ação estamos acoplando através da rede PROFIBUS que criamos as Estações Mestre e Escravo.
Figura 55 – Inserir a CPU 31x na rede PROFIBUS. Fonte: Autoria própria, 2017.
Irá abrir a janela DP slave properties, verifique na guia Coupling que aparece a CPU referente a Estação Escravo que já configuramos bem como o endereço 3, clique no botão acoplar, conforme a figura 56.
Figura 56 – Acoplar a estação escravo a estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Clique em OK, conforme a figura 57 e a estação Escravo estará acoplada a rede PROFIBUS.
Figura 57 – Confirmar o acoplamento da estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Clique em salvar/compilar e depois em fechar, conforme mostra a figura 58.
Figura 58 – Salvar e fechar o projeto da estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Na estação Escravo devemos configurar os frames, que são os endereços “bytes” de comunicação entre uma estação e outra.
Clique no ícone da estação Escravo, conforme a figura 59.
Figura 59 – Abrir projeto da estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Clique em Hardware, conforme a figura 60.
Figura 60 – Abrir configuração de hardware da estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Duplo clique em DP, conforme a figura 61.
Figura 61 – Abrir configuração DP da estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Abrirá a janela Properties – DP – (R0/S2.1), na guia Configuração, clique em New, conforme a figura 62.
Figura 62 – Abrir nova configuração DP na estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Abrirá a janela Properties – DP – (R0/S2.1) – Configuration – Line 1. Nesta janela tem-se duas colunas onde a coluna com o nome DP Partner: Master é referente a estação Mestre e a coluna Local: Slave é referente a estação Escravo, conforme a figura 63.
Figura 63 – Tela Propriedades – DP – (R0/S2.1) estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Neste primeiro frame, configurar a comunicação da estação Mestre para a estação Escravo.
Conforme a figura 64, na coluna referente a estação Mestre neste exemplo configura-se os campos da seguinte maneira:
Address type: Output Address: 14
O campo Address type indica o tipo daquele endereço, se será uma entrada ou saída de dados, em nosso caso estaremos utilizando o conjunto de Bytes 14 como saídas na Estação Mestre.
Qual o conjunto de Bytes estará sendo utilizado em seu projeto é opcional, a única recomendação é que se utilize um conjunto especificamente para interface entre as estações Mestre e Escravo.
Figura 64 – Frame de comunicação mestre para o escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Conforme a figura 65, na coluna referente a estação Escravo neste exemplo configura-se os campos da seguinte maneira:
Address type: Input Address: 14
O campo Address type indica o tipo daquele endereço, se será uma entrada ou saída de dados, neste caso o conjunto de Bytes 14 serão entradas na Estação Escravo, o que significa, que toda vez que por exemplo o bit Q14.0 estiver no estado lógico 1 na estação Mestre, seu bit correspondente I14.0 na estação Escravo também estará no estado lógico 1, se Q14.0 na estação Mestre estiver em estado lógico igual 0, o bit I14.0 da estação Escravo também estará em estado lógico igual a 0.
Figura 65 - Frame de comunicação mestre para o escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Após as configurações realizadas clicar em OK, conforme a figura 66.
Figura 66 – Confirmando as configurações do frame de comunicação. Fonte: Autoria própria, 2017.
Conforme a figura 67, verifique que a linha correspondente ao frame criado apareceu na janela Properties – DP – (R0/S2.1), agora deve-se configurar um segundo frame, que será a comunicação da estação Escravo para a Estação Mestre, clique em new.
Figura 67 – Criar novo frame de comunicação. Fonte: Autoria própria, 2017.
Analogamente aos passos anteriores e conforme a figura 68 e 69, deve-se configurar os campos da seguinte maneira:
Address type: Input Address: 15
Figura 68 – Frame de comunicação da estação escravo / mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Address type: Output Address: 15
O que significa que os bits referentes ao byte 15 na estação Mestre terão o mesmo estado lógico que os bits referentes ao byte 15 na estação Escravo.
Figura 69 - Frame de comunicação da estação escravo / mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Após as configurações realizadas clicar em OK, conforme a figura 70.
Figura 70 – Confirmar configurações do frame de comunicação. Fonte: Autoria própria, 2017.
Verifique na janela Properties – DP – (R0/S2.1), figura 71, que existe uma linha 2, referente ao segundo frame criado e clique em OK.
Figura 71 – Verificar segundo frame criado e confirmar configurações. Fonte: Autoria própria, 2017.
Clique em salva/compilar e fechar, conforme a figura 72.
Figura 72 – Salvar e fechar o projeto da estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Selecione a estação Escravo e realize o download do programa clicando no ícone download, conforme a figura 73.
Figura 73 – Download do projeto da estação escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
Selecione a estação Mestre e realize o download do programa clicando no ícone download, conforme a figura 74.
Figura 74 – Download do projeto da estação mestre. Fonte: Autoria própria, 2017.
Conforme a configuração realizada, toda vez que o byte 14 da estação Mestre for acionado, ou seja, seu estado lógico for igual a 1, o byte 14 da estação Escravo também será acionado, com estado lógico igual a 1 e quando o byte 15 da estação Escravo for acionado, estado lógico igual a 1, o byte 15 da estação Mestre será acionado, com estado lógico igual a 1. A figura 75 indica está configuração a qual foi realizada nos passos descritos anteriormente.
Figura 75 – Tela de configuração dos frames de comunicação. Fonte: Autoria própria, 2017.
Bytes de Saída Bytes de Entrada
Estação Bits Bits Estação
Mestre 14.0 14.0 Escravo ... ... ... ... ... Mestre 14.7 14.7 Escravo Escravo 15.0 15.0 Mestre ... ... ... ... ... Escravo 15.7 15.7 Mestre
Quadro 5 – Relação entre bits das estações mestre e escravo. Fonte: Autoria própria, 2017.
As figuras 76 e 77 exemplificam um diagrama LADDER, onde o interruptor I1.0 da Estação Mestre aciona a lâmpada Q1.0 da Estação Escravo e o interruptor I1.0 da Estação Escravo aciona a lâmpada Q1.0 da Estação Mestre.
Figura 76 - Programação Software SIMATIC Manager. Fonte: Autoria própria, 2017.
Figura 77 - Programação Software SIMATIC Manager. Fonte: Autoria própria, 2017.
APÊNDICE B
Este apêndice tem por objetivo detalhar pontos específicos referentes à comunicação via rede Profibus da IHM Eaton 102 que a UTFPR Curitiba possui em seu laboratório de CLP’s da SIEMENS. Estes detalhes se dirigem para a comunicação via Rede Profibus que não foram abordados no trabalho utilizado como referência (INOUE E PALAR, 2016).
O primeiro deles é se atentar ao configurar os parâmetros de comunicação via software Galileo. A configuração dos parâmetros da IHM do mestre e do escravo do