Integração do Arduíno com Elipse Scada para aplicações de força

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1 Integração do Arduíno com Elipse Scada para aplicações de força Com intuito obter uma ferramenta visual para demonstrar as forças exercidas em um sensor de força resistivo. Foi integrado o Arduíno a um software supervisório por meio de um protocolo de comunicação de dados, o Modbus, utilizados em sistemas de automação. O software supervisório consiste em um sistema para efetuar o monitoramento e controle de processos industriais. Com ele e possível gerar uma animação gráfica dos dados obtidos pelo Arduíno, facilitando a interpretação da resposta dos sensores de força e bem como a sua aplicação. Os softwares utilizados nesta aplicação foram: Arduíno , código aberto. Elipse SCADA Demo v2.29 build 151. Segue o desenvolvimento passo a passo: Definição do hardware utilizado Materiais utilizados para a confecção do hardware, tabela 1: Etiquetas Componentes Características F1 A0 Sensor de força de 0,5" Sensor de força resistivo F2 A1 Sensor de força de 0,5" Sensor de força resistivo R1 Resistor 3,3kΩ R2 Resistor 3,3kΩ Arduíno Arduíno UNO Controlador Tabela 1 - Componentes utilizados. Esquemático do hardware utilizado, figura 1. Figura 1 - Esquemático 1

2 Conexões do hardware, figura 2. Figura 2 - Diagrama de conexões Para a construção do dispositivo foram utilizados conectores Modu simples 10 vias, figura 3, e espaguete termo retrátil, figura 4, para confecção do cabeamento. Figura 3 - Detalhe do conector Modu Figura 4 - Detalhe no espaguete termo retrátil, no cabo do sensor. 2

3 Configuração do Arduíno e a elaboração do código Deve-se incluir a biblioteca para executar o protocolo Modbus no Arduíno. A biblioteca utilizada para estabelecer a comunicação entre o Arduíno UNO e o Elipse SCADA através do protocolo Modbus. 1. Configurando o Arduíno IDE Baixe o software Arduíno IDE, disponível no site oficial, aba Download. Configure o IDE para que ele trabalhe com a placa (board) e a porta (port) específicas do seu equipamento. No exemplo, figura 5, temos um Arduíno UNO Rev3 comunicando via COM3. Figura 5 Escolhendo a placa Arduíno e a porta no IDE. 2. Configurando o protocolo Modbus Slave no Arduíno Após as configurações físicas, é necessário configurar o hardware como uma unidade escrava para a rede Modbus. Para tal, é preciso uma biblioteca com as configurações do protocolo. Dentre as várias bibliotecas Modbus Slave disponíveis na internet, utilizaremos a SimpleModbusSlaveV10.zip, que pode ser encontrada neste site. Importe a biblioteca SimpleModbusSlave.zip para a IDE Arduíno através do menu Sketch > Incluir Biblioteca > Adicionar biblioteca.zip... (ver Figura 6). Figura 6 - Adicionando bibliotecas 3

4 3. Transferindo o código para o Arduíno O código consiste em fazer a leitura das entradas analógicas, e enviar o valor lido via protocolo Modbus. 4

5 Instalação e configuração do Elipse SCADA Deve-se fazer download do Elipse SCADA, no site da Elipse. Para efetuar o download é necessário fazer um cadastro. Tanto o cadastro quanto o download são gratuitos. Entretanto o programa funcionará na função demo. Como em nossa aplicação não precisamos supervisionar muitas variáveis, a versão demo nos satisfaz. Após a instalação, ao iniciar o programa será solicitado um Hard Key, como não o utilizaremos, basta acessar a opção para utilizar como Demo. 1. Configuração do driver Modicon Modbus Master (ASC/RTU/TCP) no Elipse SCADA Para utilizar o Elipse SCADA deve se criar uma nova aplicação. Este procedimento pode ser realizado através do menu Arquivo, localizado no canto esquerdo da região superior da tela, conforme a figura 7. Figura 7 - Criação de uma "Nova Aplicação" No Organizer vai ser instalado o Driver Modbus, pois não é instalado junto ao software. Mas antes é necessário baixa-lo: Baixe o driver Modicon Modbus Master (ASC/RTU/TCP) no site da Elipse Software. Salve o driver Modbus.dll (Driver baixado) na pasta Drivers dentro da pasta de instalação do Elipse SCADA. Exemplo: C:\Program Files (x86)\elipse SCADA\Drivers 5

6 Clique no ícone Organizer, figura 8, na barra de ferramentas. Para configuração do Driver Modbus. Figura 8 - Acesso ao "Organizer" Selecione o item Drivers e em seguida clique na opção Novo, figura 9. Figura 9 - Escolha do Drive 6

7 Procure o driver Modbus.dll, o driver se encontra na pasta Drives, que por sua vez está localizada na pasta em que o Elipse SCADA foi instalado, onde foi colocado o arquivo. Figura 10 - Inserindo o driver Modbus.dll na aplicação. Quando a inserção do driver for realizada deve-se selecionar o mesmo e clicar no botão Configurar, figura 11, e no momento em que a próxima janela for aberta, é preciso acessar o botão Extras para configurar alguns parâmetros de comunicação, figura12. Figura 11 - Driver inserido 7

8 Figura 12 - Acesso as configurações do Driver. O primeiro parâmetro a ser alterado é o Modbus Mode, este está localizado na aba Modbus (é imprescindível que o campo esteja com a opção RTU Mode selecionada), figura 13; Figura 13 - Configurando Modbus Mode 8

9 O segundo parâmetro diz respeito à comunicação serial, na aba Serial. Dever ser configurado a porta utilizada para comunicação e o Baud Rate, que deve ser preenchido de acordo com a porta que está sendo utilizada pelo Arduíno. E o Baud Rate deve ser configurado para Figura 14 - Configurando a entrada Serial 9

10 Criação da(s) tag(s) para aquisição de dados É necessário incluir os Registradores Holding uma vez inseridos no código do Arduíno, para isso, devese novamente clicar no Organizer, porém desta vez o item que deve ser selecionado é o denominado Tags e depois clicar no botão Novo Tag, figura 15. Figura 15 - Criando Tags 10

11 Neste momento, deve escolher a opção Tag PLC, além de dizer a quantidade de tag s que deseja criar (no caso em questão, serão 2 tag s referentes aos 2 Registradores Holding). Figura 16 - Escolhendo o tipo do tag Com as tag s criadas deve parametriza-se, em Organizer selecionando cada uma. Importante atribuir alguma descrição às tag s que estão sendo utilizadas. Deve selecionar o driver Modicon Modbus e definir o mapeamento de Scan, que são: N1: 1 (ID Slave do Arduino) N2: 3 (Operações para entradas) N3: 3 (Operações para entradas) N4: 1 (endereço configurado no código, Registrador Holding) Como estamos utilizando duas variáveis o parâmetro N4 será 1 para a tag 001 e 2 para a tag002, que são respectivamente os valores lidos nas entradas do Arduíno A0 e A1 11

12 Figura 17 - Configuração da tag001 12

13 Criação dos elementos gráficos no SCADA Deverá ser criado os displays para que os valores lidos nas entradas analógicas possam ser vistos pelo operador. Para realizar este procedimento, basta clicar no ícone referente à criação de displays, figura 18. Figura 18 - Ferramenta de criação de Displays Deve-se demarcar o tamanho desejado do display simplesmente segurando e arrastando o mouse para que o display seja criado, quando o clique for solto. Neste momento, com um duplo-clique sobre o display recém-criado, abre-se uma janela para que o usuário possa alterar as propriedades do elemento, no entanto, deve primeiramente determinar qual das tags criadas será visualizada no display na aba Tags, para então, definir em segundo plano as outras propriedades do bloco. Figura 19 - Propriedades do Display 13

14 Depois de alterar algumas configurações referentes ao visual dos displays, pode-se conferir o resultado na figura 20: Figura 20 - Displays criados Para monitorar deve pressionar a tecla F8, figura 21. Figura 21 - Monitorando as entradas 14

15 Referências: