Protocolo de comunica¸c˜ao entre PLC e CIF

A comunica¸c˜ao do PLC com a CIF ´e feita atrav´es do protocolo DF1 da Allen Bradley. Este protocolo permite fazer a liga¸c˜ao entre o PLC e os equipamentos que suportem o mesmo. O que se utilizou no presente caso foi a liga¸c˜ao entre o PLC e o PC, e entre o PLC e a CIF. No primeiro caso, foi utilizado para a transferˆencia do programa para o PLC atrav´es do software instalado no PC. No segundo caso, utilizou-se para a monitoriza¸c˜ao e altera¸c˜ao de parˆametros do programa no PLC. De seguida, vai-se descrever, de uma maneira geral, como este protocolo funciona, apresentando-se as suas funcionalidades e o modo como ´e realizada a comunica¸c˜ao.

As redes s˜ao compostas por v´arias camadas, incluindo as que fazem parte do modelo de referˆencia OSI, representado na figura 4.13.

Figura 4.13 – Camadas do modelo de referˆencia OSI.

Cada uma das camadas representadas na figura 4.13, tem v´arias funcionalidades:

• F´ısica – Permite a transmiss˜ao entre equipamentos de comunica¸c˜ao;

• Liga¸c˜ao de dados – Executa um protocolo para prevenir, detectar e corrigir erros, compila pacotes de dados e coloca-os para a camada f´ısica, gere o fluxo de dados, bits de entrada e sa´ıda em cada n´o da rede;

• Rede – Estabelece a comunica¸c˜ao entre os n´os da rede;

• Transporte – Executa a segmenta¸c˜ao e remontagem de mensagens, fornece a recupera¸c˜ao de erros de transmiss˜ao.

• Sess˜ao – Estabelece e termina comunica¸c˜oes de rede entre aplica¸c˜oes; • Apresenta¸c˜ao – Gere formato de dados para as aplica¸c˜oes;

• Aplica¸c˜ao – Serve como uma janela atrav´es da qual os pedidos de acesso servi¸cos de comunica¸c˜ao, incluindo a transferˆencia de ficheiros, fun¸c˜oes de ter- minal virtual, e-mail;

Este protocolo pertence `a camada de liga¸c˜ao de dados no modelo apresentado acima, que conjuga a transparˆencia de dados com transmiss˜oes simultˆaneas de dois sentidos, com respostas incorporadas. Existem duas categorias associadas a este protocolo:

• DF1 Half Duplex – Comunica¸c˜ao mestre-escravo – ´E um protocolo multiponto para um mestre e um ou mais escravos. Com o protocolo half-duplex, pode-se ter 2–255 n´os ligados simultaneamente num ´unico link. Este link funciona com todos os n´os interligados atrav´es de modems half-duplex;

• DF1 Full Duplex – Comunica¸c˜ao ponto-a-ponto – ´E um protocolo que atrav´es de uma liga¸c˜ao ponto a ponto permite a transmiss˜ao bidireccional simultˆanea, uma liga¸c˜ao multiponto, onde os m´odulos de interface s˜ao capazes de arbitrar no link de transmiss˜ao. ´E projectado para aplica¸c˜oes de alto desempenho, onde ´e necess´ario obter o maior rendimento poss´ıvel do meio dispon´ıvel; Neste caso, devido `as caracter´ısticas do sistema a implementar, utilizou-se o proto- colo DF1 Full Duplex. Com este protocolo, uma liga¸c˜ao utiliza dois circuitos f´ısicos para uma transmiss˜ao de mensagens simultˆaneas nos dois sentidos (comando ou re- sposta em pacotes de mensagens). Estes dois circuitos f´ısicos fornecem comunica¸c˜ao em quatro caminhos l´ogicos, como est´a representado na figura 4.14.

Como se pode observar, ao enviar uma mensagem de um emissor A, para um receptor B (caminho 1), este vai responder se ´e poss´ıvel fazer essa transmiss˜ao. O emissor ao obter essa confirma¸c˜ao, vai proceder ao envio da mesma, recebendo mensagens do receptor se a mensagem foi recebida, ou se ocorreu algum erro de transmiss˜ao (caminho 2). Este tipo de comunica¸c˜ao tamb´em se faz quando o elemento B ´e o emissor e A ´e o receptor.

5

Implementa¸c˜ao dos

Controladores L´ogicos dos

Processos de Tratamento

utilizando Diagramas de

Contactos

Os diagramas de contactos s˜ao uma ferramenta utilizada para a programa¸c˜ao dos PLC. Esta usa instru¸c˜oes l´ogicas, em fun¸c˜ao de v´arias vari´aveis (entradas do PLC, rel´es internos, etc.), de modo ao utilizador obter uma condi¸c˜ao de activa¸c˜ao de um ou v´arios elementos (sa´ıdas do PLC, rel´es internos, temporizadores, etc.). ´E composta por linhas, nas quais deve existir continuidade para que seja verdadeira, sendo controlada por estados dos v´arios elementos inseridos nelas. A figura 5.1 representa um exemplo de um passo de escada Ladder que permite a implementa¸c˜ao l´ogica equivalente (Petzurella, 2004).

Figura 5.1 – Exemplo de programa¸c˜ao em linguagem Ladder.

O software usado para programar este sistema foi o RSLogix Micro Starter. Este 61

permite definir o tipo de vari´aveis que se utiliza para posteriormente se manipular, criando ficheiro de dados (Data Files). Os tipos utilizados foram:

• Entrada e sa´ıda (sendo estes do tipo bin´ario); • Bin´ario;

• Temporizadores; • Contadores; • N´umeros inteiros; • N´umeros reais;

Uma vez que o software desenvolvido e implementado ´e bastante extenso, foram criadas v´arias subrotinas na sua fun¸c˜ao principal para se obter uma melhor organi- za¸c˜ao do sistema. Estas executam v´arias tarefas, tendo como referˆencia as etapas referenciadas acima. A figura 5.2 representa um excerto da fun¸c˜ao principal.

O comando Jump to Subroutine (JSR) permite que o utilizador utilize uma subrotina dentro de uma determinada fun¸c˜ao, sendo esta executada se a linha associada estiver verdadeira. Assim, para modular o sistema, foram criadas v´arias subrotinas, cada uma correspondendo a funcionalidades de acordo com as etapas do sistema a con- trolar e as fun¸c˜oes auxiliares do sistema para controlo e gest˜ao interno. Deste modo, organizou-se o software nas seguintes subrotinas que s˜ao seguidamente apresentadas:

5.1

Reservat´orio de efluente tamisado (RET)

Esta subrotina destina-se a controlar a etapa referida em 4.1.1. Aqui, vai-se controlar o n´ıvel do reservat´orio de efluente tamisado. No primeiro caso, como foi referido, o dep´osito tem os seguintes n´ıveis de controlo, representados na figura 5.3.

Figura 5.3 – N´ıveis do reservat´orio de efluente tamisado.

Para fazer o respectivo controlo destes n´ıveis, ´e comparado o valor recebido pelo sensor anal´ogico de corrente com o valor parametrizado na CIF. Uma vez que os valores recebidos flutuam devido `a agita¸c˜ao do efluente a que o sensor de n´ıvel

´e sujeito, o utilizador parametriza tamb´em um valor de histerese que ´e aplic´avel a todos os n´ıveis. Assim, quando um determinado n´ıvel ´e atingido, s´o haver´a altera¸c˜ao do sinal enviado ao actuador quando se ultrapassar a regi˜ao definida pelo n´ıvel requerido e o valor de histerese especificado.

Este tipo de controlo, ON–OFF com histerese, foi aplicado a todos os processos de controlo de n´ıveis do sistema que usam os sensores de n´ıvel anal´ogicos com sa´ıdas em corrente. A figura 5.4 mostra como foi feito este controlo.

Figura 5.4 – Controlo do n´ıvel de paragem do RET.

Ao atingir-se o n´ıvel m´ınimo, uma das bombas no RET vai come¸car a funcionar. Se o n´ıvel de paragem for activado quando voltar ao n´ıvel m´ınimo ir´a funcionar outra bomba. Da mesma maneira, se atingir o n´ıvel de m´edio e ligarem as duas bombas, quando este voltar ao m´ınimo, ir´a ligar a bomba que estaria anteriormente desligada. As figuras 5.5 e 5.6 ilustram como est´a implementado este modo de alternˆancia de opera¸c˜ao das bombas.

Figura 5.6 – Alternˆancia das bombas PM101A e PM101B (cont.).

Os comandos One Shot Failing (OSF) e One Shot Rising (OSR), colocam no bit de sa´ıda um impulso de 1ms, no flanco descendente e no flanco ascendente, respec- tivamente. Assim, usou-se o OSF para a alternˆancia das bombas quando ambas s˜ao desligadas, da´ı ser activo baixo. Para quando ambas as bombas forem ligadas, usou-se o OSR por ser activo alto.