Abordagem Estruturada da Lógica de Controle
Existem algumas recomendações para a fase do projeto de automação em que se elabora o
programa do Controlador Industrial, visando não só realizar uma receita operacional definida mas também facilitar a partida real (start-up), a manutenção e qualquer aperfeiçoamento futuro.
A palavra chave é estruturação, significando:
1-Decomposição em tarefas (task), programas (programs) e sub-rotinas (subroutines) no
controlador e estrutura de dados nos sistemas de MES (Manufacturing Executing System);
2-Segregação da lógica entre o controlador e os dispositivos inteligentes; 3-Regras de Segurança em cada subprograma;
Projeto do Programa Ladder de
Automação
Abordagem Estruturada
1-Decomposição em subprogramas
1.1-Os subprogramas devem ser facilmente associáveis a etapas do processo automatizadas ou a grupos significativos de equipamentos. Um bom critério é o de agrupar equipamentos, sensores e atuadores que devam ser, na manutenção industrial, ligados e desligados simultaneamente. 1.2-Caso: Onde se deve adicionar a linha do reator B? No subprograma de A ou no de B?
No A fica a linha de solicita a transferência (leitura), porque são seus sensores que indicam a prontidão para a transferência;
No B fica a linha que comanda a ação de transferência, porque são seus sensores e seus intertravamentos que indicam o momento adequado.
1.3-Temporizadores e Contadores: sua reiniciação (reset) deve ser feita no passo anterior àquele em que serão utilizados.
1.4-A organização dos subprogramas em sistemas deve valer-se da forma de uma máquina de estados, como um Grafcet ou SFC: os subprogramas são os “passos”; as transições de um “passo” a outro ficam, naturalmente, sujeitas às condições lógicas o projeto.
FENG – ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
Projeto do Programa Ladder de
Automação
Projeto do Programa Ladder de
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Abordagem Estruturada
2-Regra de Segurança:
É imprescindível que em cada subprograma haja instruções para o caso de ocorrerem defeitos em componentes ou falhas na evolução; o sistema deve ser então reconduzido ao “passo” inicial ou conduzido a um “passo” específico de tratamento de falhas.
3-Rotina de cópia de variáveis:
Deve executar o escalonamento de todas as variáveis de engenharia para
variáveis do controlador, ou vice-versa. Esse cuidado facilita muito as simulações e os testes, assim como eventuais alterações de programa.
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Abordagem Estruturada – estudo de caso
Um dos objetivos da automação é o elevado grau de flexibilidade de
rotas (soluções) inclusive devido à emergências.
Na próxima figura aparecem os equipamentos acionados para
estabelecimento da rota silo 1 a secador 1.
O exemplo possui um processo físico de 6 silos de material úmido, com
válvulas de saída individuais. Do ponto de vista virtual (programa), cada silo possui associados bits exclusivos que indicam sua seleção, como B3:0/0 ... 5. Os silos também se encontram subordinados aos sistemas principais do processo, que são o têxtil e o industrial (caracterizados por tipos de grânulos).
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Automação
Abordagem Estruturada – estudo de caso
Foi elaborado um programa ladder (sub-rotina) para cada silo.
Especificamente o do silo K33_1_AT9 é mostrado também na próxima figura, com os seguintes estados:
Passo 1 - Prontos os equipamentos auxiliares do silo, aguarda a seleção do silo pelo supervisório;
Passo 2 - Aciona equipamentos auxiliares e válvulas referentes ao silo; Passo 3 - Descarrega o silo;
Passo 4 - Estado seguro, após condições de anormalidade serem detalhadas. Além dos passos há também, no mesmo arquivo de programa, outras
linhas que são sempre lidas e executadas, como por exemplo, linhas que tangem à segurança do processo.
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Projeto do Programa Ladder de
Automação
Abordagem Estruturada – estudo de caso
Passo 1 - Prontos os
equipamentos auxiliares do silo, aguarda a seleção do silo pelo supervisório;
Passo 2 - Aciona
equipamentos auxiliares e válvulas referentes ao silo; Passo 3 - Descarrega o silo; Passo 4 - Estado seguro,
após condições de anormalidade serem detalhadas.
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Verificação de Programas
Esta é uma importante fase de todo projeto de automação, seja em
Ladder, seja em SFC, seja em ST ou em Function Block.
Na figura abaixo estão representados os sinais de interface entre o
programa aplicativo do PLC e a planta industrial. Na montagem do
programa de automação o projetista visa que o PLC execute operações lógicas e/ou seqüenciais, concebidas para produzir o que o usuário
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Verificação de Programas
Sistema de eventos discretos Programa do PLC
PLC
Planta Industrial
Sistema a eventos discretos Atuadores Interfaces Sensores Interfaces Si Ei Comandos Externos Estado Inicial
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Verificação de Programas
Para verificar que um dado programa irá cumprir o desempenho
desejado, devemos aplicar todas as combinações e seqüências de
entradas E; e constatando que o programa responde com os resultados desejados Sj.
Especialmente em processos mais complexos, há o perigo de se
omitirem algumas combinações que de fato ocorrerão. Outro problema é a ocorrência de certas inversões na ordem dos eventos.
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Verificação de Programas
Uma boa solução para aumentar a visibilidade, a segurança e a
facilidade da verificação é montar um segundo programa que simule a planta, isto é, que reproduza as relações de causa e efeito inerentes aos fenômenos da planta.
Programa Ladder de automação: Ei Sj
Programa de simulação da planta no computador: E’i S’i Interconexões: E’j = Sj e S’i = Ei
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Verificação de Programas
A figura abaixo mostra o sistema de simulação completo, que pode ser
executado no computador utilizado para a programação Ladder,
fechando uma malha formada pelo programa aplicativo de automação e pelo programa de simulação da planta, com as interconexões. Note que o programa adicionado para simular a planta representa uma
realimentação (feedback) em trono do programa de automação. Programa do PLC
PLC
PLC
Programa Simulador do Processo
Sj = E’j Ei = S’i Comandos Externos Estado Inicial
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