Apostila Controladores Lógicos Programáveis

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Apostila de Controladores Lógicos Programáveis2015Paulo Ricardo Siqueira Soares



APOSTILA DE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS
BÁSICO E AVANÇADO
Paulo Ricardo Siqueira Soares




Conteúdo
Notas e Propósitos dessa apostila: 4
1. Introdução 5
1.1. História 5
2. Princípios 6
2.1. Tipos de dados 6
2.2. Hardware 6
2.2.1. Estrutura 6
2.2.2. Entradas 7
2.2.2.1. Entradas Digitais. 7
2.2.3. Entradas analógicas 8
2.2.4. Saídas 9
2.2.4.1. Saídas Digitais 9
2.2.5. Saídas analógicas 9
2.2.6. Classificação 10
2.3. Ciclo de funcionamento 10
2.4. Áreas de Memória 11
2.4.1.1. Memória do Programa Monitor 11
2.4.1.2. Memória de Usuário 11
2.4.1.3. Memória de dados 11
2.4.1.4. Memória de Imagem de Entradas e Saídas 11
2.5. Scan ou Ciclo de Varredura 11
3. Lógica 12
4. Linguagem Ladder 12
4.1. Principais operadores de BIT 12
4.2. Principais operadores de movimentação de dados 13
4.3. Principais operadores matemáticos e lógicos 13
4.4. Contadores 13
4.5. Temporizadores (Timmers) 13
5. Plataforma Rockwell 13
5.1. Micro & Nano Control System 14
5.2. Small Control System 14
5.3. Large Control System 14
6. Plataforma Siemens 14
6.1. Simatic S7 1200 14
6.2. ET200 CPU 14
6.3. Simatic S7 300 15
6.4. Simatic S7 400 15
7. Plataforma Schneider 15
7.1. Controladores para Máquinas comerciais (Pequenas automações): 15
7.2. Controladores para Máquinas Industriais 15
7.3. PAC's (controladores programáveis para automação) 15
8. Iniciando um Projeto 15
8.1. Introdução 15
8.2. Receita de Bolo Detalhada 16
8.3. Segurança 19
9. Curso Siemens Step 7 – Simatic Manager (S7300/400) 20
9.1. S7-300 20
9.2. S7-400 22
9.3. As Ferramentas do Step 7 25
9.4. Estrutura de um Projeto Step 7 28
9.5. Abrindo o Simatic Manager 29
9.6. Os Menus e Barras de Ferramentas do Simatic Manager 29
9.7. Criando um Projeto Step 7 32
9.8. Inserindo um Programa 33
9.9. Exibição On-Line e Off-line 34
9.10. Biblioteca Standard 35
9.11. Sistema de Ajuda Geral do Step 7 36
9.12. Sistema de Ajuda Sensível 37
9.13. Exercício: Criando um Projeto 37
9.14. Exercício : Inserindo um Programa S7 38
9.15. Exercício: Copiando uma Biblioteca Standard 38
9.16. Exercício: Reset de Memória e Warm-Restart 39



Notas e Propósitos dessa apostila:

Esta apostila tem como intuito desenvolver no aluno a capacidade de programar controladores lógicos programáveis (CLP ou PLC) das marcas mais famosas (Rockwell, Siemens e Schneider), indo do básico (acionar uma bobina e lógica simples de bits), ao avançado (utilizando arrays, movimentação de memórias e variáveis de vários tipos).
Espera-se que o aluno tenha conhecimento anterior dos seguintes temas:
- Lógica
- Comandos Elétricos
- Eletricidade
- Máquinas e acionamentos
- Eletrônica digital.
- Conversões de base e sistema binário.
No decorrer da apostila haverá passagens rápidas sobre os assuntos a cima, porém o aluno deve ter conhecimento profundo sobre os temas abordados.
Essa apostila estará em desenvolvimento constante, a fim de estar repassando informações sempre atualizadas.

As referências bibliográficas podem ser encontradas no final do documento.
Essa apostila é constituída de traduções livres de guias de programação, compilação de trechos de apostilas encontradas na internet, livros e trechos de desenvolvimento próprio do autor.


Apostila Controladores Lógicos Programáveis (CLP)
Introdução
História
Até 1968 toda a lógica de controle das linhas de produção era feita através de painéis elétricos, onde eram executados comandos utilizando a lógica Hardwired, a qual utilizava relês eletromecânicos e fios conectados elementos, que excitavam os contatos e tal forma executar a tarefa desejada, porém quando havia uma alteração na lógica, desses painéis era comum ocorrem erros, além de ser uma tarefa extremamente demorada e complexa.

O CLP (Controlador Lógico Programável), ou PLC (Programmable Logical Controller), nasceu da necessidade da indústria automobilística de economizar tempo e dinheiro quando a mesma precisava modificar a lógica de controle de seus painéis de controle painéis de comando.

Assim, em meados de 1968 nascia na General Motors o CLP, cuja especificação foi liderado pelo engenheiro Richard Morley, Eram elas:
Facilidade de programação e reprogramação;
Facilidade de manutenção e reparos, preferencialmente com módulos plugins;
Capacidade de operação em ambientes industriais;
Dimensões menores que o equivalente em relé
Capacidade de comunicação com um sistema central de dados e que tivessem um custo competitivo frente os painéis de relé e contatores (PETROVCIC, 2007).

Esse CLP uma grande quantidade de relés colocados em placas eletrônicas que eram conectadas a outra placa maior através de fios, os circuito de fiação que existia antes foi substituído pelo software de programação. Depois de alguns anos os relés eletromecânicos foram trocados por transistores e na metade dos anos setenta, os circuitos integrados começaram a fazer parte das placas dos CLPs, podendo essa ser considerada a primeira geração dos CLPs que conhecemos atualmente. A sua segunda geração surge quando são introduzidos microprocessadores e microcontroladores, utilizando uma programação ainda ligada ao hardware usando a linguagem de programação Assembly, uma linguagem que exigia que o programador conhecesse a fundo as características eletrônicas de cada processador utilizado.

Na terceira geração, os CLPs passaram a ter uma entrada de programação, onde um Teclado ou Programador Portátil era conectado, podendo alterar, apagar, gravar o programa do usuário, além de realizar testes de hardware e software, iniciando-se a programação de alto nível utilizando-se computadores pessoais, a estrutura física também sofre alterações sendo a tendência para os Sistemas Modulares com Bastidores ou Racks. Na quarta geração, com a popularização e a redução dos preços dos microcomputadores, os CLPs passaram a incluir uma entrada para a comunicação serial. Tornando os microcomputadores a principal ferramenta de programação, as vantagens eram: a utilização de várias representações das linguagens, possibilidade de simulações, testes, treinamento e ajuda por parte do software de programação, possibilidade de armazenamento de vários programas no microcomputador, etc. Na atual geração (5ª), existe preocupação em padronizar protocolos de comunicação para CLPs, tornando possível um equipamento de um fabricante conversar com o de outro (hoje é possível um equipamento, por exemplo, um leitor de identificação via indução de uma marca, conversar com outro, uma coisa que não era possível até alguns anos atrás), não só CLPs, como Controladores de Processos, Sistemas Supervisórios, Redes Internas de Comunicação. Proporcionando uma maior integração entre os sistemas, flexibilidade para desenvolvimento de projetos, facilitando com isto o gerenciamento e desenvolvimento de plantas industriais flexíveis e normalizadas. Existem organizações mundiais para o estabelecimento de normas e protocolos de comunicação, tais como Fieldbus.org, ODVA e outras. (Vocês irão conhecer melhor as organizações no curso de redes industriais).

Princípios
Tipos de dados
BIT: Simplificação de digito binário (Binary Digit), é a forma de informação mais básica que se pode encontrar, possuindo 2 estados zero e 1, para a programação de CLP's, consideramos 1 o nível lógico alto, como por exemplo a excitação em 24V de uma entrada digital de um cartão de entradas de um CLP (em muitos CLPs são chamados de tipo Bool).
Byte: Trata-se de um conjunto de 8 bits (0 a 7), nos CLP's, pode-se utilizar o byte inteiro como uma informação ou utilizar cada um dos bits do byte como a informação a ser verificada.
Word (Palavra): É um conjunto de 16 bits ou 2 bytes, assim como o byte, pode-se utilizar cada um dos bits do qual é composto como uma informação.
Double Word: Conjunto de 2 palavras, ou seja, 32 bits.
Caractere: são as letras de A a Z e alguns outros, chamados caracteres especiais tais como & e *, os caracteres aceitos por cada CLP podem variar.
Strings: São cadeias de caracteres que podem ser inclusive quebradas em caracteres, um detalhe é que strings geralmente tem tratamento diferente pelos CLP's , inclusive na hora de utilizar funções de cópias.
Arrays: Os arrays ou Matrizes (vetores quando possuem somente uma dimensão), são conjuntos de variáveis que podem ser do mesmo tipo ou não. Ex: odemos ter um array de tipos Binários (Bit's ou Bool), declarando ArrayBits[10],(na sintaxe que é diferente para cada CLP, será dado o tipo), nesse caso teremos um array de 10 bits, com a seguinte nomenclatura ArrayBits[0] – Primeiro Bit e ArrayBits[9] – último bit, da mesma forma pode-se ter um array de um tipo criado pelo usuário (se o CLP suportar), ou um array de Words ou até mesmo Strings.

Hardware
Estrutura

Um CLP pode ser dividido em 6 partes:
Entradas
Saídas
Unidade Central de Processamento (CPU)
Memória de programa e de dados
Unidade de comunicação
Fonte de alimentação

Figura 1: Estrutura de um CLP
Entradas
Os pontos de entradas são aqueles através dos quais o CLP recebe as informações do processo ao qual está no comando. Estas informações ou estados podem vir de um termostato, pressostato, chaves fím-de-curso, botoeiras, sensores, medidores de pressão, vazão, etc. Podem ser divididas em duas categorias principais, digitais e analógicas.
Possuem sua representação na tabela de entradas do CLP (imagem das entradas)
Entradas Digitais.
Módulos de entrada Digitais, são cartões de expansão ou entradas da própria CPU, que recebem informação, na forma de excitação proveniente do campo, os quais como resultado irão enviar o estado lógico 0 ou 1 para a leitura da CPU.
Esse módulos podem receber excitação da forma de pulsos de tensão que variam entre 5VDC, 24VDC, 127VAC ou 220VAC, dependendo das características do módulo, os mais comuns são os de 24V, sendo os módulos AC muito raros.
Os pulsos de tensão são enviados por atuadores que podem ser por exemplo: Sensores (indutivos, capacitivos, fotocélulas, fim-de-curso,etc..), botoeiras, retorno de estados de contatoras, retorno de estados de relés,ou seja, contatos abertos ou fechados em geral.

As entradas digitais podem possuir alimentação interna ou externa, tudo isso depende do modelo do cartão.

Figura 2: Entrada com Alimentação Interna

Figura 3: Entrada com alimentação externa
DICA: COMO DESCOBRIR SE A ENTRADA TEM ALIMENTAÇÃO EXTERNA OU INTERNA? A PRIMEIRA COISA A SE FAZER É OLHAR NO CARTÃO O ESQUEMA DA ENTRADA, SE É 1 FOI, 2 FIOS, COMO ELE TRATA A O 0V DE REFERÊNCIA, ETC. A SEGUNDA DICA É OBSERVAR UM CARTÃO IGUAL JÁ INSTALADO, E NA DÚVIDA, ANOTAR O MODELO DO CARTÃO E PROCURAR O MANUAL DE INSTALAÇÃO NO SITE DO FABRICANTE – NUNCA ENERGIZAR CARTÕES DE ENTRADA OU SAÍDA SEM TER A CERTEZA QUE SUAS LIGAÇÕES COM O CAMPO ESTÃO CORRETAS!!!! O RISCO DE QUEIMA DO CARTÃO É MUITO GRANDE!!!!

Entradas analógicas
Cartões de entrada analógica, recebem informações do campo, diferentes de estados discretos simples como 0 ou 1, esses cartões irão receber geralmente variações de corrente (0 a 20 mA) ou tensão (0 a 10V), esses cartões também podem ter fonte interna ou externa, são utilizados quase em usa totalidade para medições lineares de grandezas físicas, sendo muito associados a medidores de vazão, pressão e temperatura.
Existem ainda cartões especiais em virtude das grandezas a serem medidas não serem lineares como por exemplo cartões especiais, para Termopares do tipo PT-100
Uma característica comum para esses cartões é sua precisão, que é dada em bits, como 8, 12 ou 16 bits de precisão, quanto maior o número de bits, mais preciso é o cartão.
Suas leituras devem sempre ser recebidas em words ou Double words, portando é de se esperar que seus endereços dentro da CPU sejam do tipo Word ou Double Word.

DICA: ALGUNS CARTÕES PODEM SER CONFIGURADOS PARA EXECUTAR A LEITURA DE VALORES EM FAIXA DE CORRENTE (0 A 2OmA) OU TENSÃO (0 A 10V), PARA TAL ESSE AJUSTE É FEITO MUITAS VEZES VIA SOFTWARE E AO MESMO TEMPO VIA HARDWARE, DEVE SEMPRE SE OBSERVAR SE EXISTEM CHAVES SELETORAS NOS CARTÕES, QUE MUITAS VEZES FICAM NAS LATERAIS DOS CARTÕES E NÃO SÃO VISUALIZADAS DEPOIS QUE O CARTÃO É INSTALADO. – NUNCA ENERGIZAR CARTÕES DE ENTRADA OU SAÍDA SEM TER A CERTEZA QUE SUAS LIGAÇÕES COM O CAMPO ESTÃO CORRETAS!! O RISCO DE QUEIMA DO CARTÃO É MUITO GRANDE!!!!

Saídas
As saídas são os caminhos pelos quais o CLP envia uma informação ou comando aos equipamentos do processo ao qual controla, é o resultado do processamento da lógica do programa que está executando. Da mesma forma, as entradas, também são divididas em duas categorias, de acordo com o tipo de sinais que manipulam: digitais e analógicas e também possuem uma representação na tabela imagem de entradas e saídas.
Saídas Digitais
As saídas digitais são saídas que admitem apenas 2 estados que podem ser interpretados como 0 ou 1 (nível lógico baixo ou alto), que são utilizadas geralmente para controles discretos como acionamento de um relé, acionamento de contatoras, acionamento de lâmpadas, etc., existem 2 tipos principais de saídas digitas: a relé e a transistor, sendo que as saídas a transistor podem apresentar tanto alimentação interna como de fonte externa, para ambos os casos deve-se verificar a capacidade de corrente para das saídas em relação ao elemento que será energizado em nível lógico alto.
Um detalhe a ser observado é que módulos de saída a relé são muito mais robustos e versáteis que os módulos a transistor e possuem reparo mais barato, nos casos que o reparo é possível.

DICA: UM ERRO MUITO COMUM DE PROJETO É NÃO OBSERVAR A CORRENTE MÁXIMA QUE O MÓDULO DE SAÍDA DIGITAL A TRANSISTOR CONSEGUE FORNECER, MUITAS VEZES O MESMO SENDO INSUFICIENTE PARA ACIONAR CONTATORAS, EM ALGUNS CASOS PODE SIGNIFICAR A QUEIMA DO MÓDULO E OUTROS SIMPLESMENTE A INCAPACIDADE DE ACIONAR A CONTATORA DESEJADA, UM DAS FORMAS DE BURLAR ESSE FATO É COLOCAR EM SÉRIE ENTRE A SAÍDA E A CONTATORA, UM RELÉ DE ESTADO SÓLIDO, ESSE RELÉ TEM COMO UMA DE SUAS CARACTERÍSTICAS A OPERAÇÃO COM VALORES BAIXOS DE CORRENTE, ALÉM DE SERVIR DE PROTEÇÃO PARA O MÓDULO DE SAÍDA EM CASO DE RETORNO DE CORRENTE – NUNCA ENERGIZAR CARTÕES DE ENTRADA OU SAÍDA SEM TER A CERTEZA QUE SUAS LIGAÇÕES COM O CAMPO ESTÃO CORRETAS!! O RISCO DE QUEIMA DO CARTÃO É MUITO GRANDE!!!!

Saídas analógicas
Os módulos de saída analógica têm como característica enviar valores com variações teoricamente infinitas dentro de uma faixa de corrente ou tensão (0 a 20mA ou 0 a 10V), muitos módulos possuem somente saídas a tensão ou a corrente, enquanto outros podem ser configurados para operarem tanto com corrente como com tensão, um detalhe é que nunca operam cada saída de uma forma, geralmente são utilizados para controles de válvulas de processo, como referência para inversores de frequência ou controladores dedicados, etc.
A configuração se o módulo irá funcionar com corrente ou tensão pode ocorrer tanto via software como via hardware.

DICA: SEMPRE OBSERVAR SE O MÓDULO ESTÁ CONFIGURADO DA MESMA FORMA VIA SOFTWARE E VIA HARDWARE OU O MÓDULO PODE NÃO FUNCIONAR CORRETAMENTE – NUNCA ENERGIZAR CARTÕES DE ENTRADA OU SAÍDA SEM TER A CERTEZA QUE SUAS LIGAÇÕES COM O CAMPO ESTÃO CORRETAS!! O RISCO DE QUEIMA DO CARTÃO É MUITO GRANDE!!!!
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NOTA: COMO SÃO IDENTIFICADAS AS ENTRADAS E SAÍDAS DE UM PLC?
Quando configuramos um PLC, seja em qualquer plataforma o mesmo são criados endereços para os mesmos, geralmente utilizando as letras "I" para Entradas e "Q" para saídas, podendo ter outras nomenclaturas, por exemplo ao declarar uma entrada digital em um PLC Siemens, se for a primeira entrada digital ela terá o endereço I0.0, para as saídas ocorre o mesmo o primeiro endereço das saídas seria Q0.0, sendo limitada as entradas e saídas de acordo com as características de cada CPU, como podemos ter milhares de entradas e saídas, é uma boa prática de programação, criar símbolos (simbólicos) ou TAGS para as entradas e saídas, onde geralmente são utilizadas as TAGS do esquema elétrico e uma breve descrição no campo apropriado, facilitando assim a assimilação entre o software e o esquema elétrico, exemplo:
No esquema elétrico a primeira entrada digital do primeiro cartão de entradas digitais de um PLC Siemens, está conectado o sinal de uma botoeira de inicio de ciclo de TAG BT-101, então no meu PLC como uma boa prática será criado um símbolo BT-100 direcionado a essa entrada:
Símbolo(TAG)
Endereço
Tipo
Descrição
BT-100
I0.0
BOOL
Botoeira de Inicio de Ciclo
Geralmente os suítes de desenvolvimento de software para CLP utilizam tabelas para declarar as tag's (simbólicos), acima está um exemplo de uma tag declarada.
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Classificação

Os Controladores Lógicos Programáveis são classificados pelo seu porte em função do número de pontos de entrada e saída. Os Controladores Lógicos Programáveis de pequeno porte possuem até 128 pontos de entrada e saída. Os CLPs de médio porte possuem entre 128 e 512 pontos de entrada e saída, e os CLPs de grande porte possuem mais de 512 pontos de entrada e saída (BRUNE, 2005).



Ciclo de funcionamento

No momento em que é ligado o CLP executa uma série de operações pré - programadas, gravadas em seu Programa Monitor :
Verifica o funcionamento eletrônico da C.P.U. , memórias e circuitos auxiliares;
Verifica a configuração interna e compara com os circuitos instalados;
Verifica o estado das chaves principais ( RUN / STOP , PROG, etc. );
Desativa todas as saídas;
Verifica a existência de um programa de usuário;
Emite um aviso de erro caso algum dos itens acima falhe.

Áreas de Memória
Memória do Programa Monitor
O Programa Monitor é o responsável pelo funcionamento geral do CLP, é também chamado de Firmware. Ele é o responsável pelo gerenciamento da CPU (CLP), não pode ser alterado pelo usuário, sendo possível somente a sua atualização por parte do usuário, fica armazenado em memórias do tipo PROM , EPROM ou EEPROM .
Fazendo um paradigma com o que temos mais próximos do nosso dia-a-dia, ele seria o Sistema Operacional do CLP. É o Programa Monitor que permite a transferência de programas entre um microcomputador ou Terminal de Programação e o CLP, gerenciar o estado da bateria do sistema, controlar os diversos opcionais etc.

Memória de Usuário
É a are de memória destina a alocação do programa criado pelo usuário, sendo ela variável de acordo com cada CLP, em alguns modelos e marca essa memória pode ser interna do CLP, do tipo RAM, a qual tem suas informações retidas graças à ajuda de uma bateria auxiliar, que garante que o programa não seja perdido após a CPU ser desenergizada, em outros modelos, essa memória pode ser em forma de cartões de memória, do tipo Flash, MMC, SD, etc. em outros casos a CPU possui a memória para usuário interna e essa pode ser expansível através de cartões de memória.

Memória de dados
É basicamente a memória RAM do CLP, onde ficam alocados valores temporários como: os acumuladores dos contadores e registradores, valores de comparação e operações aritméticas, etc.

Memória de Imagem de Entradas e Saídas
Trata-se da memória onde é alocada a imagem, ou seja, os valores das entradas e saídas do CLP, essa memória é preenchida com novos valores antes de cada scan do CLP.
Essa imagem também é conhecida como tabela de imagem de entradas e tabela de imagem de saídas por conter as tabelas de endereço configuradas no CLP.

Scan ou Ciclo de Varredura
Cada ciclo é denominado de Varredura ou Scan.
Uma típica sequencia de varredura é indicada a seguir:
Auto-diagnóstico.
Leitura do registro de entradas.
Leitura e execução do programa.
Atender as comunicações.
Atualização do registro de saídas.
O tempo que o CLP leva para completar um ciclo denomina-se Tempo de Varredura ou Scan Time. Os fabricantes em geral dão o tempo de varredura para executar 1024 (1K) instruções de lógica booleana. Todavia, pelo fato das várias instruções a serem utilizadas no ensaio não estarem normalizadas, esse dado não é suficiente para se comparar os vários tipos de CLP. Pode ocorrer que um CLP execute certo tipo de instrução mais rápido que outro ou vice-versa. Para se determinar de maneira correta o tempo de varredura, é necessário, a determinação do tempo que o processador executa cada uma das instruções utilizadas, assim como o tempo consumido pelas demais funções executadas pela CPU, em muitos casos deve-se consultar o próprio fabricante, pois o mesmo poderá indicar qual o modelo correto para suprir a necessidade de tempo de scan em relação a aplicação que está sendo executada.
Por outro lado é incorreto associar de forma direta o tempo de varredura a uma rápida execução, pois a execução de um programa irá depender de outros fatores que incluem o tempo de resposta de sinais do campo, o tempo de resposta dos dados das redes industriais,
O tempo total denomina-se tempo total de resposta ou throughput, esse sim é tempo que todo o ciclo de uma aplicação levando-se em consideração o scan e as respostas de campo.

Lógica
A lógica é a ciência que expõe as leis, modos e formas do conhecimento científico. Trata-se de uma ciência formal desprovida de conteúdo, que se dedica ao estudo das formas válidas de inferência. Trata-se portanto do estudo dos métodos e dos princípios utilizados para distinguir o raciocínio correto do incorreto.

(Leia mais: Conceito de lógica - O que é, Definição e Significado http://conceito.de/logica#ixzz2BoTJgoOr)

Bom, o que é lógica para um programador de CLP? Lógica para um programador de CLP é descobrir quais são as condições necessárias para que uma determinada ação ocorra, ou seja, a consequência de um conjunto estados os quais o resultado é verdadeiro ou falso. E quais as perguntas que devo me fazer para descobrir essa consequência?
1º O que eu quero que seja a consequência? Ex: Ligar um motor após acionar o botão ligar.
2º O que é necessário para que isso aconteça? Ex: Bom, preciso que o comando esteja habilitado E não tenha falha de segurança E seja pressionado o botão ligar

Essas seriam as 2 perguntas básicas nos quais devemos nos debruçar para responder.

Outras ferramentas que podem ser utilizadas para conseguir responder essas perguntas seriam conceitos de lógica matemática, Tabelas da verdade, álgebra de Boole.
Explicando como poderiam ser utilizadas essas ferramentas:
Lógica matemática: Pode ser utilizada para se criar expressões lógicas do problema a partir das premissas de uma contextualização de um problema.
Tabelas da verdade e álgebra de Boole: através dessas ferramentas pode-se conseguir a expressão boolena simplificada entre as entradas e saídas para serem colocadas no programa.
Eletrônica Digital: as funções E, OU e circuitos lógicos, são básicas para a elaboração de linhas de programação na linguagem Ladder.


Linguagem Ladder
A linguagem Ladder (LD) é uma das linguagens mais utilizadas para a programação de CLP's, se não for a mais utilizadas outras linguagens com a Função Gráfica de Sequenciamento (SFC), Lista de Instrução (IL), Diagrama de blocos de funções (FBD).
Ladder é uma linguagem gráfica, de fácil entendimento.

Ladder funciona da seguinte maneira, quando as condições lógicas são verdadeiras tornam a linha (LAD ou Network (Siemens)) energizada, ou seja, para que um saída que está no final da linha seja acionada, todas as condições da linha tem que ser verdadeiras.

Principais operadores de BIT
Verifica 1 (Contato aberto): ---" "---
Este operador torna a linha (LAD), verdadeira quando seu nível lógico é alto, ou seja, 1.
Verifca 0 (Contato fechado): ---"/"---
Este operador torna a linha (LAD), verdadeira quando o seu nível lógico é baixo, ou seja 0.
Bobina (energiza): ---( )---
São as saídas digitais do CLP, energizam a saída em 1 quando o LAD torna-se verdadeiro.
Bobina (desenergizar): --(/)---
É um símbolo existente na norma e na programação Ladder, mas que alguns fabricantes não possuem em seus softwares consiste em tornar a saída falsa.
SET : ---(S)--- ou ---(L)---
Consiste em uma bobina que se energizada só será desenergizada através de um RESET, a ordem do set e do reset, define quem é predominante, também pode ser visto na forma de blocos de funções para ladder em alguns fabricantes – Bloco SET-RESET ou RESET-SET com as duas funções.
RESET: ---(R)--- ou ---(U)---
Consiste em uma bobina que se desenergizada que só será energizada através de um SET.
ONS: Valida o rung no qual está inserido através da subida ou descida de borda, cada marca possui a sua própria simbologia, em alguns casos é utilizado como um bloco.

Principais operadores de movimentação de dados
MOV: Bloco o qual move um tipo de dado para uma variável do mesmo tipo, ou 2 variáveis (Tag's) do mesmo tipo enviando o conteúdo de uma para outra.
COP: Copia o conteúdo de grupo ou array de para outro de mesmo tipo.

Principais operadores matemáticos e lógicos
ADD: Operador de soma, o qual soma basicamente 2 tipos iguais, em alguns casos retorna o resultado em uma 3ª tag ou pode ser na mesma.
SUB: Operador de subtração, o qual soma basicamente 2 tipos iguais, em alguns casos retorna o resultado em uma 3ª tag ou pode ser na mesma.
MULTI: Operador de divisão, o qual soma basicamente 2 tipos iguais, em alguns casos retorna o resultado em uma 3ª tag ou pode ser na mesma.
DIV: Operador de divisão, o qual soma basicamente 2 tipos iguais, em alguns casos retorna o resultado em uma 3ª tag ou pode ser na mesma.
COMPARE/Equals/Non-Equals: Compara 2 tags ou 2 valores e torna o rung como verdadeiro no caso da comparação lógica utilizada for verdadeira.

Contadores
Count-UP: Contador para cima.
Count-Down: Contador para baixo.
Count-Up/Down: Contador para baixo ou para cima, dependendo da opção selecionada.

Temporizadores (Timmers)
TON: Time-to-on, após acionado, esse tipo de contador aguarda o valor de preset para tornar o rung verdadeiro.
TOFF: Time-to-off, após acionado, esse tipo de contador aguarda o valor de preset para tornar o rung falso.

Plataforma Rockwell
A plataforma de soluções da Rockwell em relação a controladores lógicos programáveis é dividida da seguinte forma:



Micro & Nano Control System
Nano Control System – Micro810: Comparado muitas vezes a um Relé inteligente é o tipo de controlador mais básico, utilizado para aplicações extremamente simples, seus principais concorrentes são o Siemens Logo! e Schneider Zélio.
Nano Control System – Micro830/Micro850, utilizados para automação de pequenos e médios equipamentos, possuindo capacidade de expansão, portas com contadores rápidos para encoders, capacidade de comunicação via RS232/485 e Ethernet.
Todos os produtos citados acima utilizam o pacote de software: Connected Components Workbench Software, que possui as aplicações de comunicação com os controladores e o DeviceLogix para programação.
Micro Control System: Família MicroLogix, utilizada para pequenas e médias automações, com capacidade de expansão, existindo os modelos Micrologix 1000, 1100, 1200,1400 e 1500, cada um deles como uma capacidade de pontos máximos e de processamento de instruções.
Possui capacidade de comunicação para as seguintes redes: DH-F1 RS485, RS232, Ethernet e DeviceNet, sendo que para todos os casos de cartão de expansão , esses controladores não possuem pass-trought o qual impossibilita verificar os pontos através do controlador, sendo necessário conectar-se diretamente aos a rede com auxilio de aparelhos.
Todos os Produtos citados acima utilizam o RSlinx para conexão e RSLogix500 para programação.

Small Control System
CompactLogix Control System: Família de CLP's modulares para sistemas que integram toda a planta fabril, com opções de comunicação ControlNet, DeviceNet, Ethernet, são os CLP's mais potentes e de maior capacidade que a linha MicroLogix e podem ser utilizados para intercomunicação entre vários CompactLogix.
Utiliza RSLogix 5000 para programação.
Compact GuardLogix Safety System: Sistema CompactLogix Safaty, compatível com ArmorBlock, CompactBlocks, tendo as mesmas capacidades do CompactLogix com Safety.
Utiliza RSLogix 5000 para programação.
SLC 500: Sistema modular com capacidade de até 4096 pontos, capacidade de conexão RS232, RS485 e Ethernet.
Utiliza RSLogix 500 para programação.


Large Control System
ControlLogix: Sistema de maior capacidade e velocidade, possui interconexão com as seguintes redes industriais: ControlNet, DeviceNet, Ethernet, FieldBus
Utiliza RSLogix 5000 para programação.
GuardLogix ControlLogix : Sistema ControlLogix com utilização Safety.

Plataforma Siemens
A plataforma de soluções da Siemens em relação a controladores lógicos programáveis é dividida da seguinte forma:
Simatic S7 1200
Plataforma Siemens, modular que substitui a linha S7200, somente programável pelo TIA Portal STEP 7 V.10 ou superior, ideal para pequenas automações e automação de equipamentos, tem como diferencial ser capaz de armazenar os simbólicos e comentários dentro da própria CPU.
ET200 CPU
É uma remota ET200 que também é uma CPU com capacidade de processamento e memória de uma CPU S7312, programável através do TIA Portal STEP V.11 ou STEP 7 V5.5.

Simatic S7 300
Plataforma ampla da Siemens com os mais diversos tipos de CPU e cartões de comunicação (ASI_Interface, Modbus, RS232, Ethernet e Profibus), possuindo CPU's Safety ou não, e algumas CPU's especiais que contam com portas especiais para comunicação com ferramentas, como CNC e inversores especiais, programável através dos softwares STEP 7 V.5.5 ou TIA Portal STEP7 V.11. Essa série e voltada para pequenas, médias e algumas grandes automações e processos.
Simatic S7 400
Plataforma ampla da Siemens com os mais diversos tipos de CPU e cartões de comunicação (ASI_Interface, Modbus, RS232, Ethernet e Profibus), possuindo CPU's Safety ou não, e algumas CPU's especiais que contam com portas especiais para comunicação com ferramentas, como CNC e inversores especiais, possui também CPU's Rendundates através de fibra ótica programável através dos softwares STEP 7 V.5.5 ou TIA Portal STEP7 V.11. É a linha mais potente da Siemens tanto em processamento como capacidade de pontos, desenvolvida para aplicações complexas e grandes.
Plataforma Schneider
Controladores para Máquinas comerciais (Pequenas automações):
Relé Inteligente Zélio: Modular ou compacto pode chegar até 26 E/S, utiliza o Zélio Soft como software de programação possui como grande diferencial para os concorrentes Siemens Logo! e Rockwell Micro810, a possibilidade de programação via Bluetooth e conexão via GSM. Utilizado para pequenas automações e pode ser escravo em redes Modbus.
Atos Tico: para pequenas automações que chegam apenas a 16 E/S, pode ser escravo em redes Modbus, e utiliza o software WinSup 2 para programação.
Twido: para pequenas automações, processos e sistemas, ideal para sistemas de transportadores, elevadores, paletizadores, gerenciamento de ambientes e acesso, utiliza o software TwidoSoft para programação, possui conexões de rede para Modbus (Serial e Ethernet), RS232, RS485, Canopen e AS-Interface.
Controladores para Máquinas Industriais
Modicon: Uma série com vários modelos que podem atinger até 0,22µs por instrução e 2400 E/S, com conexões com redes Canopen, Modbus, Ethernet, RS232 e RS485, utilizam o software PL7 ou UnityPro (dependendo da versão), para programação.
Atos Expert BF: CLP de pequeno porte com IHM embutida e 24 E/S, Utiliza Atos A1 software para programação, ideal para pequenas automações e controles de inversores e servos via comunicação serial.
Atos Expert DX: CLP de pequeno porte com IHM embutida e 32 E/S, Utiliza Atos A1 software para programação, ideal para pequenas automações e controles de inversores e servos via comunicação serial.
Atos 6006: CLP para até 496 E/S, sendo usado em aplicações de saneamento, transportadores, paletizadores, embalagens, gerenciamento de sistemas de bomba, etc, utilizando o software Atos A1.
Atos MPC 4004: CLP para até 496 E/S, sendo usado em aplicações de saneamento, transportadores, paletizadores, embalagens, gerenciamento de sistemas de bomba, etc, utilizando o software Atos A1.
PAC's (controladores programáveis para automação)
Linha Modicon Atrium, Quantum, Premium e M340: produzidos para grandes automações, incluindo opções com soluções safety, programados através do software UnityPro ou PL7.

Iniciando um Projeto
Esse capítulo tem como intuito, orientar a melhor maneira de se iniciar a programação de um projeto que utiliza Controladores Lógicos Programáveis,.
Introdução
Antes de iniciar um projeto de um software para PLC, não importando sua plataforma é necessário executar primeiramente uma coleta de informações, algumas vezes não será possível conseguir todas para se iniciar um projeto, porém algumas são primordiais para se iniciar:
Esquema elétrico:
Um esquema elétrico, mesmo que não esteja completamente detalhado é fundamental para iniciar, deve ao menos conter a CPU a ser utilizada e os cartões principais a serem utilizados, é normal, no dia a dia de um programador se deparar com um projeto incompleto e iniciar seus trabalhos e conforme o desenvolvimento do projeto ocorre, o programador vai configurando os novos módulos e os programando.

Esquema Pneumático/Hidráulico ou de Malha de Controle:
Esquemas como esses para o programador trazem informações importantes sobre o funcionamento da linha de produção, máquina/equipamento ou sistema a ser controlado, pois são esses esquemas que possuem os elementos que serão controlados pelo PLC.

Diagrama de Estados/Sequência de Funcionamento/Descritivo Funcional:
É a documentação que informa qual sequencia correta de funcionamento ou controle a ser executado, é onde estará descrito o que realmente o equipamento, linha de produção ou controle irá fazer.

Receita de Bolo de um Projeto:

1º Configurar todo o Hardware Descrito no Projeto Elétrico
2º Criar todos os Símbolos/simbólicos/ referentes as tags do projeto elétrico
3º Criar uma estrutura básica de memórias a serem utilizadas (falhas principais, modos de operação, bits de comando, etc.)
4º Desenvolver lógicas de modos de operação
5ª Desenvolver a lógica para funcionamento em manual do equipamento
6º Desenvolver a lógica de funcionamento em automático
7º Desenvolver Falhas principais e detalhadas
8º Desenvolver mensagens de operação.

Como podem ver não citei nada relacionados aos testes, isso é um roteiro para desenvolver um software para ser testado e ajustado, logicamente na vida real infelizmente muitas vezes os testes ocorrem no meio do desenvolvimento e alguns passos são pulados ou executados fora dessa ordem, porém sempre é necessário executar todos esses passos para finalizar o software.
Receita de Bolo Detalhada

Seguiremos os 8 passos da receita de bolo citada a cima.

1º Criar o projeto e declarar o Hardware.
Ao configurar o Hardware, é sempre necessário levar em conta o projeto elétrico, ou seja, o modelo de CPU do projeto, a quantidade, ordem e modelos dos cartões e módulos, pois para funcionar independente da marca e/ou modelo de CLP, é necessária que a descrição do hardware dentro do software, seja minuciosamente idêntica à montada em campo.

Certificar-se que todos os itens descritos, são inclusive da mesma versão do esquema elétrico.
Certificar-se de criar nomenclatura correta para cada módulo conforme o esquema elétrico, assim como seu endereçamento.



Notem que o esquema elétrico está informando o nome que será dado ao cartão no hardware (circulo vermelho) e o endereço das entradas (circulo amarelo).




2º Criar os Simbólicos referentes ao projeto, para tornar a programação mais fácil.

Criar os simbólicos dos elementos conectados a cada entrada e a cada saída é de extrema importância, e fazer isso no momento que está configurando o hardware, torna o processo mais preciso.
Muitas vezes as tabelas de símbolos/simbólicos/Tag's (cada fabricante chama de uma forma, porém significa a mesma coisa), é editada em ferramentas de planilha eletrônica como por exemplo Microsoft Excel, para tornando a criação e a edição mais rápida e depois exportada para o software do fabricante da CPU.

3º Criar Estrutura Básica de Memórias

A criação da estrutura básica de memória será a base da programação, para tal define-se bits padrões auxiliares de "sempre um" e "sempre 0", utilizados principalmente para bloquear lógicas, jumpers temporários para testes e muitas vezes para organizar melhor uma network, bits de contagem de clock para contadores de tempo (em alguns CLP's pode ser definido diretamente no hardware, em outros temos que criar na "unha"), áreas de memórias onde ficarão os bits de indicação de modos de operação e memórias de espelho das entradas e saídas.
Memórias de Espelho
Imagine a seguinte situação, o endereço de uma determina entrada, por algum motivo qualquer terá que ser trocado, em alguns poucos PLC's, é possível recompilar completamente o software trocando a referencia de endereço da tag, porém em muitos outros não será possível, fazendo que seja necessário mudar o endereço em cada um dos pontos do software onde ele é utilizado, porém quando existe uma memória de espelho, desenvolvemos o software utilizando somente a mesma, assim quando houver a necessidade de mudar o endereço de uma tag, só iremos modificar na rotina de espelho, sem a necessidade de modificar em todo o software, evitando erros e esquecimentos.

4º Desenvolver lógicas de modo de operação

Toda máquina, combinacional ou sequencial, deve possuir modos de operação, no mínimo os modos: manuais e automático. Neste caso temos que gerar sempre uma lógica de permissão para esses modos, esse é momento onde iremos definir quais as condições básicas de segurança e o procedimento correto para permitir uma máquina de funcionar automaticamente ou manualmente, é válido lembrar que podemos ter casos de modos semiautomáticos diferenciados, dependendo da estrutura e do equipamento a ser programado.

5º Lógica de Funcionamento Manual

Antes de definir o funcionamento automático, deve-se definir o funcionamento manual do equipamento, e as condições de segurança para acionamento de cada um dos elementos da máquina/equipamento, essas condições de segurança serão as mesmas para o modo automático, incluindo condições de risco de colisão mecânica, risco de excesso de esforço elétrico, riscos para outros equipamento e operador.

6º Lógica de Funcionamento Automático

Esta lógica deve ser desenvolvida baseada na documentação pertinente, como diagrama de passos, fluxograma de funcionamento, etc.
O programador deve utilizar a documentação para gerar a lógica básica para o funcionamento em manual e fazer todas as modificações pertinentes para garantir o correto funcionamento do equipamento/máquina/processo.

7º Desenvolvimento de Falhas

Devemos gerar todas as falhas pertinentes em relação ao equipamento e todas as falhas pertinentes em relação a operação, criando também seus níveis, como:
Falhas Graves ou de Pré-Condição de Partida: são falhas que não permitem o funcionamento do equipamento, como por exemplo, falhas de nó de rede, emergências, intrusões perigosas, falta de pressão pneumática e hidráulica.
Alarmes de Funcionamento: Alarmes de aviso que não impedem o funcionamento completo do equipamento, por exemplo, falha de um sensor de presença de peça, irá parar o processo em algum momento, porém, não é necessário parar todo o equipamento prejudicando a produção de maneira imediata.

Para cada equipamento devemos definir os tipos(níveis) de falhas a serem criadas a fim de gerar mensagens em uma Interface-Homem máquina, tornando a operação e manutenção do processo mais dinâmica e sem a necessidade de conectar um computador para gerar o diagnóstico em um equipamento controlado por CLP.


8º Mensagens de Operação

As mensagens de operação devem ser geradas dentro do PLC para serem exibidas em uma Interface Homem-Máquina, para poder auxiliar a operação da máquina, indicando os passos que o operador deve executar e informações sobre o que está ocorrendo no processo.


Segurança

Quando falamos de segurança com CLP, estamos falando de um capítulo complexo e a parte, no qual não será detalhado aqui, estarei apenas explanando o funcionamento básico e alguns sistemas de segurança.

Relés de Segurança:

Elemento básico de segurança, presente em praticamente todos os equipamentos, com seu funcionamento puramente elétrico, controlam cordões de emergência e rearmes de barreiras de luz, enviando feedbacks para o plc através de entradas discretas, informando, por exemplo, que a segurança está ok, quando utilizamos somente esse tipo de elemento, toda a segurança é controlada por lógicas puramente elétricas, enquanto o CLP só utiliza essa informação na lógica de Intertravamentos e para exibir mensagens nas interfaces homem-máquina.

CPU de Segurança:
São CLP's dedicados a segurança, com blocos padronizados e certificados, para a sua programação, contendo toda a lógica de segurança, e gerenciamento de liberação de potências e comandos, enviando através de entradas discretas e/ou redes industriais os status da segurança para o PLC principal que controla a lógica de funcionamento.

CPU-Safety:

São CPU's que além de possuírem a estrutura padrão de lógica, possuem também estruturas especiais de segurança, como módulos de entrada e saída, e são capazes de controlar o sistema de segurança e as lógicas de funcionamento do equipamento, sendo um sistema extremamente flexível, e que possuem por sua vez igualmente as CPU's dedicadas de segurança blocos padronizados e certificados para a programação de segurança do sistema e/ou equipamentos.

Quando se possuí CPU's safety, devemos adicionar um passo a mais a receita de bolo, incluindo a configuração da segurança no hardware e antes de iniciar a programação dos modos de operação devemos fazer toda a programação do sistema de segurança, principalmente porque os status de segurança serão importantes para habilitar os modos de operação.

A parte de segurança e seus padrões com CLP's serão tratados em uma apostila a parte.









Curso Siemens Step 7 – Simatic Manager (S7300/400)

S7-300



Módulos de Sinal: (SM)
Módulos de Entradas Digitais 24VDC, 120/230VAC
Módulos de Saídas Digitais 24VDC, Relay
Módulos de Entradas Analógicas: Tensão, Corrente, Resistência, Termopares.
Módulos de Saídas Analógicas: Tensão, Corrente.
Módulos de Interface: (IM)
As IM360/361 e IM365 tornam possível a configuração multi-rack, elas conectam o barramento de um rack a outro.
Módulos Dummy: (DM)
O Módulo Dummy DM370 reserva um slot para um módulo de sinal cujos parâmetros ainda não foram atribuídos.
Módulos de Funções: (FM)
Executam funções especiais: Contagem, Posicionamento e controle de malha fechada.
Processadores de Comunicação: (CP)
Proporcionam possibilidades de comunicação, Ponto-a-Ponto, Profibus, Profinet, Industrial Ethernet.
Acessórios: Bus e conectores.


Seletor de modo
MRES = Função de reset da memória (Module Reset).
STOP = Estado Stop; o programa não é executado.
RUN = Execução do programa; possível o acesso read-only a partir do PG.
RUN-P = Execução do programa, possível o acesso read/write a partir do PG.
Indicadores
SF = Resumo de falhas; erro interno da CPU ou falha num módulo com estado (LEDs) capacidade de diagnóstico.
BATF = Falha de bateria; Bateria descarregada ou não existente.
DC5V = Indicador de tensão interna 5 V DC.
FRCE = FORCE; indica que pelo menos uma entrada ou saída está forçada.
RUN = Pisca quando a CPU está inicializando; Mantém-se acesa no estado Run.
STOP = Mantém-se acesa no estado Stop; Pisca devagar quando é solicitado um reset de memória; Pisca rapidamente quando está sendo feito um reset de memória; Pisca devagar quando é necessário um reset de memória, por ter sido inserido um módulo de memória.

Módulo de memória: Existe na CPU um slot para o módulo de memória. O módulo de memória armazena o conteúdo do programa no caso de uma falha na alimentação, sem necessidade de bateria.

Compartimento para bateria: Existe um receptáculo para bateria de lítio debaixo da tampa. A tensão da bateria permite armazenar o conteúdo da RAM se falhar a alimentação ao PLC.

Conexão MPI: Conexão a um terminal de programação ou outro dispositivo com interface MPI.

Interface DP: Interface para ligação direta de I/Os distribuídos à CPU.

S7-400


Características
Poderoso PLC, de médio a grande porte;
CPU's com diferentes níveis de performance;
Extensa gama de módulos;
Expansível em cerca de 300 módulos;
Bus traseiro integrado aos módulos;
Pode ser conectado através de - Multipoint Interface (MPI); - PROFIBUS; ou - Industrial Ethernet;
Conexão para PG com acesso a todos os módulos;
Sem restrições de slot;
Configuração e seleção de parâmetros com a ajuda da ferramenta "HWConfig";
Multiprocessamento (podem ser utilizadas até 4 CPUs no rack central).








Módulos de Sinal
Módulos de entradas digitais: 24V DC, 120/230V AC (SM)
Módulos de saídas digitais: 24V DC, Relés
Módulos de entradas analógicas: Tensão, corrente, resistência, termopares
Módulos de saídas analógicas: Tensão, corrente.
Módulos de Interface: Os módulos de interface IM460, IM461, IM463, IM467 permitem a ligação entre (IM) vários racks:
UR1 (Rack Universal) até 18 módulos;
UR2 (Rack Universal) até 9 módulos; ER1 (Rack de Expansão) até 18 módulos;
ER2 (Rack de Expansão) até 9 módulos. Módulos de Funções Executam "funções especiais": (FM)
Contagem; Posicionamento;
Controle de malha fechada. Processadores de Proporcionam as seguintes possibilidades de comunicação: Comunicação (CP)
Conexão Ponto-a-Ponto; PROFIBUS; Industrial Ethernet.



Seletor de Modo
MRES = Função de reset da memória (Module Reset).
STOP = Estado STOP, isto é, o programa não é executado e as saídas estão desativadas ( modo "OD" = Output Disable).
RUN = Execução do programa; possível o acesso read-only a partir do PG.
RUN-P = Execução do programa; possível o acesso read/write a partir do PG.



EXT-BATT: Alimentação adicional por bateria externa (DC 5...15V para alimentar a RAM, por exemplo quando a fonte de alimentação está sendo substituída).
Conexão MPI: Para o terminal de programação ou outro dispositivo com interface MPI.
Interface DP: As CPUs 413-2DP, 414-2DP, 416-2DP e 417-2DP têm integrada uma interface DP para conexão direta de I/Os distribuídos à CPU.
Slot para Módulo de Memória: Nas CPUs do S7-400 é possível, dependendo da necessidade, inserir uma memória RAM ou Flash EPROM como memória de carga externa:
Existem RAMs com as seguintes capacidades: 64KByte, 256KByte, 1MByte, 2MByte. O seu conteúdo é mantido através da bateria da CPU.
Existem Flash EPROMs com as seguintes capacidades: 64KByte, 256KByte, 1MByte, 2MByte, 4MByte, 8MByte, 16MByte. O seu conteúdo é mantido através das EEPROMs integradas.
As Ferramentas do Step 7
A principal ferramenta do Step 7 é o Simatic Manager, que integra o hardware config, ladder editor, Graph7 editor, Netpro entre outros.

SIMATIC Manager
O SIMATIC Manager administra os projetos STEP 7. É o programa principal e também aparece no desktop do Windows.
Notas: O "STEP 7 - Readme" fornece informações detalhadas sobre a versão, procedimentos de instalação, etc.
LAD, STL, FBD
Ferramenta para escrever programas de usuário STEP 7 nas representações "Diagrama de Contatos", "Lista de Instruções" ou "Diagrama de Blocos de Funções".
Memory Card
É possível armazenar os programas de usuário em módulos EPROM, tanto através da Parameter utilização do PG como de um gravador externo. Dependendo da aplicação, são Assignment necessários diferentes drivers.

Configuring Networks
A configuração de redes é apresentada no capítulo "Comunicações".
Setting the PG-PC Interface
Esta ferramenta é utilizada para selecionar o endereço local do nó, a velocidade de transmissão e o endereço do maior nó da rede MPI.
PID Control /PID Parameter Assignment
O pacote básico do software STEP 7 também inclui blocos destinados a resolver tarefas de controle PID (malha fechada). O "PID Control Parameter Assignment" inicializa o programa de atribuição de parâmetros aos blocos de controle de malha fechada.
Converting S5 Files
Os programas STEP5 podem ser convertidos nos correspondentes programas STEP 7 com a ajuda do conversor S5/S7.
Configure SIMATIC Workspace
Esta opção oferece a possibilidade de configurar sistemas multi-usuário.
Converting TI Files
Os programas SIMATIC TI podem ser convertidos no correspondente programa S7 com a ajuda do conversor TI/S7.

Processo: Quando se olha de perto o processo a se automatizar, verifica-se que este é composto por uma série de pequenas áreas e sub-processos, que estão interligados e dependentes uns dos outros. A primeira tarefa é, portanto desmembrar o processo de automatização como um todo em pequenas sub-tarefas separadas.
Hardware e Software: Cada sub-tarefa define determinados requisitos tanto de hardware como de software que têm que ser cumpridos pelo processo de automatização:
Hardware:
- Número e tipo de entradas e saídas;
- Número e tipo de módulos;
- Número de bastidores;
- Capacidade e tipo da CPU;
- Sistemas HMI;
- Sistemas de interligação em rede.
Software:
- Estrutura do programa;
- Tratamento de dados para o processo de automatização;
- Dados de configuração;
- Dados de comunicação;
- Documentação do programa e do projeto.
Projeto: No SIMATIC S7 todos os requisitos de hardware e software de um processo de automatização são tratados dentro de um projeto.
Um projeto incluí o hardware necessário (+ configuração), rede (+ configuração), todos os programas e o tratamento completo de todos os dados para uma solução com automação.







Estrutura de um Projeto Step 7





Estrutura do Projeto: Os dados são armazenados num projeto sob a forma de objetos. Os objetos são organizados no projeto numa estrutura de árvore (hierarquia do projeto).
A estrutura em árvore mostrada na janela do projeto é similar à do Windows Explorer. Somente os ícones dos objetos são diferentes

Hierarquia do Projeto:

1º. Nível:
O primeiro nível contém o ícone do projeto. Cada projeto representa a base de dados onde são armazenados todos os dados relevantes para o mesmo.
2º. Nível:
As estações (por ex. estação S7-300) mostram onde estão armazenadas as informações sobre a configuração do hardware e a atribuição de parâmetros aos módulos.
As estações são o ponto de partida para configurar o hardware.
As pastas "S7 Program" são o ponto de partida para a elaboração dos programas. Todo o software para um módulo parametrizável da gama S7 é armazenado numa pasta "S7 Program". Estas contêm outras pastas para os blocos e arquivos fonte do programa.
Subredes (MPI,Profibus, Industrial Ethernet) são parte de uma rede completa.
3º. e subseqüentes níveis :
Dependem do tipo de objeto do próximo nível superior.






Abrindo o Simatic Manager



Os Menus e Barras de Ferramentas do Simatic Manager

Barra de Título: A barra de título contém o título da janela e os botões para controlar essa mesma janela.
Barra de Menu: Contém todos os menus disponíveis para essa janela.
Barra de Ferramentas: Contém as tarefas que são utilizadas com maior freqüência sob a forma de símbolos. Estes símbolos são auto-explicativos.
Barra de Status: Mostra o estado de uma determinada aplicação e outras informações.
Barra de Tarefas: A barra de tarefas contém todas as aplicações que estão abertas e janelas como botões.
A barra de tarefas pode ser posicionada em qualquer um dos lados da tela através da utilização do botão direito do mouse





Criando um Projeto Step 7

Criando um Projeto: Selecione a opção de menu File -> New ou o símbolo na barra de ferramentas para abrir a caixa de diálogo "New", que permite criar um novo projeto ou uma nova biblioteca.
Introduza o nome do projeto no campo "Name" e confirme selecionando "OK".

Notas:
1. O campo "Storage location (path)" mostra o caminho configurado no SIMATIC Manager na sequência de menus Options -> Customize.

2. A partir do STEP 7 V3.2 existe um assistente (Wizard) para ajudar a criar um novo projeto.
















Inserindo um Programa



Inserindo um Programa: Selecione a sequência de menus Insert -> Program-> S7 Program para introduzir um novo programa no projeto atual.
Ao introduzir um objeto, o sistema atribui-lhe automaticamente um nome, por ex., "S7 Program(1)".
Posteriormente é possível alterar este nome.
Nota :

Utilize o método acima descrito para criar um programa independente de um hardware. Programas relacionados a um hardware particular são tratados no capítulo sobre configuração de hardware.
*****************************************************************************
VALE A PENA LEMBRAR OS PASSOS DA RECEITA DE BOLO PARA CRIAR UM PROJETO (CAP.8.2), ESSES PASSOS SÃO BÁSICOS PARA UMA APLICAÇÃO REAL INICIANDO DO ZERO, POR EXEMPLO UMA MÁQUINA DE MONTAGEM, UM FUSO OU UMA CÉLULA DE PALETIZAÇÃO, PORÉM PODEM EXISTIR SITUAÇÕES ONDE O PROGRAMADOR IRÁ CRIAR APENAS ALGUNS BLOCOS PARA UMA BIBLIOTECA TÉCNICA ESPECÍFICA OU PARA UM PROJETO QUALQUER, NESTES CASOS DEVE-SE TAMBÉM FICAR ATENTO PARA NÃO USAR FUNÇÕES QUE SÃO EXPECÍFICAS PARA SOMENTE UM MODELO DE CPU.













Exibição On-Line e Off-line



Offline: A opção offline mostra a estrutura do projeto armazenado no disco rígido do terminal de programação. Esta estrutura aparece na janela de projeto do SIMATIC Manager.
A pasta "S7 Program" contém os objetos "Source Files" e "Blocks".
A pasta "Blocks" contém os dados de sistema criados a partir do HWConfig e os blocos criados com o Editor LAD/STL/FBD.
Online: A opção online mostra a estrutura do projeto armazenado na CPU. Esta estrutura aparece na janela de projeto do SIMATIC Manager.
A pasta "S7 Program" contém apenas o objeto "Blocks".
A pasta "Blocks" contém:
blocos de dados do sistema (SDB);
blocos do programa do usuário (OB, FC, FB);
blocos do próprio sistema (SFC, SFB).
Alternando A troca entre as opções de visualização offline e online é feita do seguinte modo:
selecione o menu View -> Offline ou View -> Online ou
o correspondente símbolo na barra de ferramentas:







Biblioteca Standard


Introdução: As bibliotecas são utilizadas para armazenar blocos que não estão associados a um projeto. Os blocos podem ser criados na biblioteca, podem ser copiados para dentro e fora dela, porém não podem ser testados. A estrutura da biblioteca é feita de forma hierarquizada como na estrutura de um programa

Standard Library: O STEP 7 contém uma biblioteca standard, que está armazenada na pasta do software STEP 7, por ex. C:\Siemens\Step7\S7libs\stlib30, após o STEP 7 ter sido instalado. É possível acessar os blocos standard a partir do SIMATIC-Manager por "File ->Open ->Libraries".

Communication Blocks: FCs para comunicação entre a CPU e os I/O distribuídos através de processadores de comunicação com o S7-300.

Organization Blocks: Blocos de Organização (OBs).

S5-S7 Converting Blocks: Blocos para converter programas STEP 5.

TI-S7 Converting: Geralmente funções standard úteis, como tratamento de valores analógicos.

IEC Function Blocks: Blocos para funções IEC (IEC: International Electrotechnical Commission), tais como processamento de hora e data, operações de comparação, processamento de strings e para seleção de máximo e mínimo.

PID Control Blocks: Blocos de Funções (FBs) para controle em malha fechada.

SystemFunction Blocks: Funções de Sistema (SFCs) e Blocos de Funções de Sistema (SFBs).

Nota :

Novas Bibliotecas são adicionadas toda vez que um pacote adicional é instalado, por exemplo, pacote safety (segurança), adiciona uma biblioteca safety com blocos certificados para funções de segurança.

Sistema de Ajuda Geral do Step 7



Obtendo Ajuda: Existem várias formas para se obter ajuda:
A ajuda geral é ativada através da sequência de menus Help - >Contents.

A ajuda sensível ao contexto pode ser iniciada pressionando-se a tecla de função F1 ou através do símbolo da barra de ferramentas.
Opções
"Contents" - Mostra uma lista de tópicos de ajuda em títulos gerais.
"Index" - Permite o acesso à informação de ajuda mostrando termos disponíveis por ordem alfabética.
"Find" - Permite procurar por certas palavras ou expressões nos tópicos de ajuda.

Hot words: Algumas palavras estão escritas em verde e sublinhadas em tracejado nos textos de ajuda (são as chamadas "Hot words"). Clicando com o mouse nestas "Hot words" abre-se um novo texto de ajuda com informações detalhadas.

Sistema de Ajuda Sensível

Context-Sensitive: Esta opção permite obter ajuda específica sobre os objetos, blocos, menus de comando, diálogos etc. que estão selecionados / ativos ao se acessar a seqüência de menus Help - > Context-Sensitive Help.
Pode-se passar do sistema de ajuda específico para a ajuda geral através do botão "Help on STEP 7".

Nota:

Pode-se encontrar informações suplementares sobre o STEP 7 nos manuais eletrônicos. Estes podem ser abertos ao se escolher a seqüência de menus Start -> Simatic -> S7 Manuals.

Mais informações técnicas podem ser encontradas:
https://support.industry.siemens.com – Onde encontra manuais, fórum de dúvidas entre outras informações.
Para manuais de produtos para quem tem celulares com sistema android, é possível abaixar e instalar os software "Industry Online Support".


Exercício: Criando um Projeto

Objetivo: Apagar um projeto existente e criar um novo.
O Que Fazer:
1. Inicie o SIMATIC-Manager.
2. Apague o antigo projeto "Projeto_1" (se existente), selecione a sequência de menus File -> Delete -> User Projects.
3. Selecione "Projeto_1" da lista de projetos e confirme com OK.
4. Depois de o projeto ter sido apagado, selecione a sequência de menus File -> New... -> User projects.
5. No campo para atribuição do nome do projeto escreva "Projeto_1".

Notas:

Um projeto representa todos os componentes de um sistema de automação. Sendo assim, um projeto pode conter uma ou mais estações de hardware (controladores lógicos programáveis) e que, por exemplo, podem estar conectadas em rede trocando dados entre si.
Em cada estação, por outro lado, vários módulos inteligentes (módulos de função ou até 4 CPUs no caso do S7-400) podem ser instalados. Como regra, estes módulos possuem sua própria pasta de programa. Adicionalmente é possível criar pastas de programas independentes de hardware, para que seja possível desenvolver uma aplicação antes de que, se conheça (e posteriormente instale) esse hardware (usualmente blocos de função generalistas). Programas S7 independentes de hardware ou parte dos mesmos (por exemplo, blocos individuais) podem ser copiados posteriormente para a CPU, sem nenhum problema, ou até mesmo podem ser copiados para outra pasta contendo outro programa,(Desde que não sejam utilizados blocos especiais), um detalhe é que não é possível criar blocos safety (segurança) sem ter configurado uma CPU safety no hardware.

Exercício : Inserindo um Programa S7

Objetivo: Inserir o programa S7 "Programa_1" no projeto criado no exercício anterior.
O Que Fazer:
1. No projeto "Projeto_1", selecione a seqüência de menus Insert -> Program -> S7 Program.
Ou
1a. Clique com o botão direito do mouse sobre "Projeto_1". No menu que aparece, selecione as opções Insert New Object -> S7 Program para inserir um novo programa.
2. É criado um novo programa S7 com o nome "S7 Program1".
3. Altere o nome do programa para "Programa_1"

Resultado É criado um novo programa S7 dentro do projeto "Projeto_1". É criado automaticamente dentro da pasta Blocks do programa um bloco OB1 vazio.

Notas Um programa S7 contém os seguintes objetos:
Blocks, no qual são armazenados os blocos (OBs, FCs, FBs e DBs), e que podem ser enviados para a CPU;
Sources, no qual são armazenados os programas fonte que são criados através de editores de texto, por exemplo, para STL, S7-SCL ou S7-HiGraph;
Symbols, no qual são armazenados os simbólicos (nomes) para o endereçamento das variáveis globais do S7 tais como entradas, saídas, memórias, temporizadores e contadores.

Lembre-se! Um programa S7 é uma combinação de blocos de programa, blocos de dados, comentários e símbolos que estão todos interligados dentro da aplicação. Quando se cria um programa cria-se uma estrutura que inclui todos estes elementos.

Exercício: Copiando uma Biblioteca Standard

Notas: As bibliotecas são utilizadas para armazenar blocos onde funções padronizadas foram implementadas. Os blocos podem ser copiados a partir da biblioteca para dentro de qualquer projeto e, quando necessário, renomeados (caso já exista um bloco com o mesmo número).

Objetivo: Copiar o bloco FC105 da biblioteca "Standard Library" do STEP 7 para a pasta Blocks do "Programa_1" contido no projeto "Projeto_1" criado anteriormente.

O Que Fazer :
Abra a "Standard Library" a partir do SIMATIC Manager: File > Open... -> selecione "Library" na caixa de diálogo -> escolha "Standard Library" na lista -> ok
Abra a pasta Blocks do programa "TI-S7-Converting Blocks"
No SIMATIC Manager, visualize os dois projetos ("Projeto_1" e "Standard Library") ao mesmo tempo em duas janelas: Window > Arrange > Horizontally
Copie o bloco FC 105 arrastando-o com o mouse para dentro da pasta de programa, "Programa_1".

Resultado: O bloco FC 105 é armazenado na pasta Blocks do programa "Programa_1", juntamente ao ainda vazio OB 1.



Exercício: Reset de Memória e Warm-Restart



Objetivo Realizar um reset de memória na CPU e constatar se houve sucesso.
O Que Fazer Realize o reset de memória de acordo com os passos descritos acima.

Verifique o resultado consultando se restaram apenas os blocos de sistema na CPU (SDBs, SFCs, SFBs), no SIMATIC Manager, selecione a pasta "Programa_1" -> mude para o modo de visualização Online.

Notas

No reset de memória todos os dados de usuário são apagados da CPU.
O reset pode ser realizado para se ter a certeza de que não restam blocos "antigos" na memória.
A CPU deve estar no estado STOP para se fazer um reset de memória:
Seletor de modo de funcionamento em "STOP"; ou
Seletor de modo de funcionamento em "RUN-P" e passagem para o estado STOP através da seqüência de menus PLC -> Operating Mode -> Stop.

Durante um reset de memória:

Todos os dados de usuário são apagados
(com exceção dos parâmetros MPI atribuídos).
Teste de hardware e inicialização.
Se estiver inserido um módulo de memória EPROM a CPU copia o conteúdo da mesma novamente para a RAM interna após o reset.
Se não estiver inserido nenhum módulo de memória, o endereço MPI anterior é mantido. Se, porém, estiver inserido um módulo de memória, é carregado o endereço MPI contido no módulo.
O conteúdo do buffer de diagnóstico (pode ser visto no PG) é mantido.
Opções de customização do Simatic Manager



Menu Options SIMATIC Manager -> Options -> Customize

Opção "Language": Para selecionar a linguagem de utilização do SIMATIC Manager, menus, caixas de diálogo, ajuda, etc. Só aparecem na lista as linguagens que foram instaladas.
Mnemonics: Para selecionar os mnemônicos de utilização para programação dos blocos S7.

Opção "General" Opções básicas para edição de projetos e bibliotecas:

Storage location for projects: é onde se especifica o diretório onde serão armazenados os programas de usuário.
Storage location for libraries: é onde se especifica o diretório onde serão armazenadas as bibliotecas de usuário.
Outras opções para inserção de objetos, abertura de projetos e para organização de janelas serão tratados mais tarde.
Deactivated system messages Ao selecionar o botão "Activate" pode-se reativar todas as mensagens de sistema que foram desligadas, quando a opção "Do not display this message" foi escolhida.
Opção "View" Opções de exibição online.

Opção "Columns" Opções de exibição quando a visão detalhada é ativada (consulte o "Help").

Opção "Archive" O arquivamento de projetos será discutido no capítulo "Documentando, Salvando, Arquivando".







Configuração do Hardware






Configuração do HW

Os módulos são fornecidos de fábrica com parâmetros pré-selecionados. Se estes parâmetros de fábrica estiverem OK não é necessário fazer a configuração do HW.

É necessário fazer uma configuração:

se for necessário modificar os parâmetros pré-selecionados ou endereços de um módulo (por ex. ativar a interrupção de hardware de um módulo);
se for necessário configurar redes de comunicação;
se existem estações de periferia distribuída (PROFIBUS-DP);
se existem estações S7-400 com várias CPUs (multiprocessamento) ou bastidores de expansão;
se o controlador lógico programável for do tipo "fault-tolerant" (pacote opcional).


Configuração Prevista
Ao configurar o sistema é criada uma configuração prevista para o mesmo (setpoint configuration).
Nota: O programador terá como set-point configuration a montagem descrita no projeto elétrico, onde estará descrito o sistema por completo (CPU, Cartões, Remotas, etc. em suas respectivas ordens e com suas descrições completas, que incluem até mesmo a versão desejada dos módulos).
Ela contém a estação de hardware com os módulos planejados e seus respectivos parâmetros. O sistema utilizando o PLC é montado de acordo com a configuração prevista, e durante o comissionamento esta configuração é transferida para a CPU.

Configuração Atual
Num sistema montado, a configuração atual existente e a atribuição de parâmetros dos módulos podem ser lida da CPU. Uma nova estação de HW é, portanto, estabelecida no projeto.
Isto é necessário, por exemplo, se a estrutura do projeto não existe localmente no PG. Após a configuração atual ter sido lida, os parâmetros selecionados podem ser verificados e armazenados num projeto.

Notas:
No S7-400 podem ser atribuídos parâmetros à CPU de forma que, se houver diferenças entre a configuração prevista e a configuração atual, o startup da CPU é interrompido.
Para chamar a ferramenta de configuração do HW deve existir uma estação de hardware no SIMATIC Manager.
Para um sistema estar funcionando corretamente é configurar o Harware corretamente no projeto, sendo que todos os módulos devem ser idênticos e de preferência da mesma versão, tanto no que foi desenvolvido de maneira off-line, como para o que está instalado no campo.