M323 AUTOMAÇÃO TRABALHO LABORATORIAL Nº 7

ESCOLA SUPERIOR NÁUTICA INFANTE D. HENRIQUE DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MARÍTIMA M323 AUTOMAÇÃO TRABALHO LABORATORIAL Nº 7 INTRODUÇÃO À PROGRAMAÇÃO DE AUTÓMATOS INDUSTRIAIS Por: Prof. Luis Filipe Baptista Prof. Rui Manuel Cabrita ENIDH 2013/2014

ÍNDICE 1. INTRODUÇÃO... 2 2. TRABALHO A REALIZAR... 2 2.1. Exercício A - Unidade A.P. Nº 1... 3 2.2. Exercício B - Unidade A.P. Nº 2... 3 2.3. Exercício C - Unidade A.P. Nº 3... 4 2.4. Exercício C - Unidade A.P. Nº 4... 4 3. RELATÓRIO FINAL... 4 ANEXO. NOTAS SOBRE PROGRAMAÇÃO DO AUTÓMATO SAIA... 5 ENIDH / DEM 3º ano da LEMM 1

1. INTRODUÇÃO No Laboratório de Automação e Controlo do DEM, existem actualmente os seguintes equipamentos de simulação de sistemas de comando através de autómatos programáveis (PLC s): 1) Unidade de programação constituída por um autómato SAIA PCD2, fonte de alimentação 220 Vac/24 Vdc, painel electro-pneumático com 4 cilindros de duplo efeito, 2 electroválvulas 5/2 biestáveis (cilindros A e B) e 2 electro-válvulas 5/2 monestáveis (cilindros C e D). Esta unidade designa-se por Unidade A.P. Nº 1. Possui botoneira de start/stop e três lâmpadas sinalizadoras (verde, amarela e vermelha); 2) Três unidades de programação constituída por autómato SAIA PCD2, fonte de alimentação 220 Vac/24 Vdc, e oito saídas de potência a 24 Vdc, para uso geral. Estas unidades designam-se por Unidades A.P. Nº 2, 3 e 4. Cada unidade possui botoneiras de start/stop, paragem, seis interruptores de simulação de entradas digitais e três lâmpadas sinalizadoras (verde, amarela e vermelha). Cada uma destas unidades deverá ser utilizada num dos painéis electropneumáticos BOSCH ou nos painéis electro-pneumáticos antigos (4 cilindros - A, B, C e D com electroválvulas 5/2 biestáveis). Fig.1. Unidade A.P. Nº1 constituída por painel de quatro cilindros e autómato programável SAIA PCD2. NOTA: Para além das cópias dos manuais de programação PG4, FUPLA e KOPLA para Windows existentes em laboratório, poderá obter uma cópia completa da versão dos manuais do software PG5 em formato pdf através do CD do produto existente no laboratório. Na página web de apoio à disciplina, ou seja http://www.enautica.pt/publico/professores/baptista/autom.htm Poderá igualmente fazer o download de alguns manuais do autómato e se tiver interesse poderá contactar a SAIA-BURGESS Controls Product Support page através de: http://www.sbc-support.ch/. Nesta página web poderá encontrar bastante informação técnica sobre este tipo de autómatos. 2. TRABALHO A REALIZAR Neste trabalho, pretende-se que o aluno estabeleça um primeiro contacto com as metodologias de programação disponíveis no programa PG5 do autómato SAIA PCD2, com exceção do Grafcet, que será estudado na segunda parte do Trabalho prático nº 7. ENIDH / DEM 3º ano da LEMM 2

Para realizar os programas vamos utilizar os painéis de simulação com cilindros pneumáticos da BOSCH. Deste modo, pretende-se que os alunos implementem ciclos com cilindros pneumáticos utilizando as seguintes metodologias de programação do PG5: Lógica de Contactos (KOPLA) - (Contact Plan = Ladder diagram) Blocos Funcionais (FUPLA) - (Function Plan) Lista de Instruções (STL/IL) - (Statement List) Cada grupo de alunos deverá escolher um dos painéis existentes (nº 1, 2, 3 e 4) para implementar duas das três metodologias de programação do autómato SAIA, sendo que a STL/IL é obrigatória. Cada grupo só deverá implementar os programas relativos a um dos exercícios a seguir indicados. NOTA: Em todos os programas utilize a botoneira de arranque/paragem, uma botoneira de emergência (em todos os exercícios deverá interromper o ciclo e conduzir os cilindros à posição inicial) bem como as lâmpadas avisadoras para sinalizar o funcionamento do ciclo, da seguinte forma: Lâmpada verde: Acende durante o funcionamento normal. Deve apagar no final do ciclo. Lâmpada amarela: Acende durante a activação de uma temporização. Deve apagar no final da temporização. Lâmpada vermelha: Acende quando o sistema está parado ou em situação de emergência 2.1. Exercício A - Unidade A.P. Nº 1 Realize os programas de comando do ciclo A+ / B+ / TIMER / C+ / C- / B- / A- para o autómato SAIA PCD2 na unidade electropneumática A. P. Nº 1, em que sejam utilizados os seguintes cilindros (nota: utilize uma temporização de 3 seg.): Cilindro A (é comandado por uma electroválvula monoestável) Cilindro B (é comandado por uma electroválvula biestável) Cilindro C (é comandado por uma electroválvula biestável) O ciclo deverá repetir-se por 5 vezes. Desta forma recorra a um contador. 2.2. Exercício B - Unidade A.P. Nº 2 Realize os programas de comando do ciclo (A+ B+) / C+ / TIMER / C- / B- / A- para o autómato SAIA PCD2 na unidade electropneumática A. P. Nº 2, em que sejam utilizados os seguintes cilindros (nota: utilize uma temporização de 5 seg.): Cilindros A, B (comandados por electroválvulas monoestáveis) ENIDH / DEM 3º ano da LEMM 3

Cilindro C (é comandado por uma electroválvula monoestável) O ciclo deverá repetir-se por 2 vezes. Desta forma recorra a um contador. 2.3. Exercício C - Unidade A.P. Nº 3 Realize os programas de comando do ciclo A+ / B+ / TIMER / B- / A- / C+ / C- para o autómato SAIA PCD2 na unidade electropneumática A. P. Nº 3, em que sejam utilizados os seguintes cilindros (nota: utilize uma temporização de 4 seg.): Cilindros A, B (comandados por electroválvulas biestáveis) Cilindro C (é comandado por uma electroválvula monoestável) O ciclo deverá repetir-se por 3 vezes. Desta forma recorra a um contador. 2.4. Exercício C - Unidade A.P. Nº 4 Realize os programas de comando do ciclo A+ / B+ / TIMER (1) / B- /A- / TIMER (2) / A+ / A- para o autómato SAIA PCD2 na unidade electropneumática A. P. Nº 4, em que sejam utilizados os seguintes cilindros (nota: utilize uma temporização de 4 e 6 seg, para o temporizador 1 e 2 respectivamente): Cilindro A (é comandado por uma electroválvula biestável) Cilindros B (é comandado por uma electroválvula biestável) O ciclo deverá repetir-se por 4 vezes. Desta forma recorra a um contador. 3. RELATÓRIO FINAL No relatório a realizar, para além de abordar as questões que considerar pertinentes, os alunos devem apresentar para cada problema do guia: Determinação das equações de comando lógico do ciclo em estudo; Implementação dos programas de controlo no software PG5. NOTA: O relatório do exercício deverá fazer parte do relatório final que incluirá o Trabalho laboratorial Nº8 a definir posteriormente. ENIDH / DEM 3º ano da LEMM 4

ANEXO. NOTAS SOBRE PROGRAMAÇÃO DO AUTÓMATO SAIA 1. INTRODUÇÃO Neste anexo, apresentam-se alguns tópicos sobre as ferramentas de programação do autómato industrial PCD2 do fabricante SAIA-BURGESS, existente no Laboratório de Automação e Controlo. De notar que a sigla comercial PCD da SAIA corresponde a Process Control Devices. Neste documento, apresentam-se os conceitos básicos acerca do pacote de programação PG5 fornecido pelo fabricante para efectuar a programação deste autómato em ambiente WINDOWS. A SAIA-BURGESS criou um pacote de programação com o título genérico PG5 para os autómatos da família PCD (PCD1, PCD2, etc..). Este pacote foi elaborado de acordo com a norma europeia IEC 1131-3 que regulamenta a programação de autómatos industriais, e foi desenvolvido para funcionar num computador IBM PC em WINDOWS 2000 ou XP. Fig.1 Aspecto do ambiente de programação PG5 em WINDOWS, no qual está representado o projecto dp_ma_1, contendo ficheiros de diversos tipos. O objectivo deste pacote de programação consiste em auxiliar o utilizador de modo a poder programar o autómato PCD sem que para tal necessite de um conhecimento detalhado do conjunto de instruções de programação. No entanto este ambiente de programação de alto nível possui a seguinte desvantagem: O código do programa é mais extenso conduzindo deste modo a tempos de processamento ou de resposta mais elevados para este tipo de programas, do que os programas elaborados através de listas de instruções (IL). Este facto deve ser tido em atenção em programas de complexidade elevada, onde o tempo de processamento possa ser considerado um elemento de importância crucial. ENIDH / DEM 3º ano da LEMM 5

As ferramentas disponíveis no pacote PG5, são as seguintes: - FUPLA (Function Plan) - KOPLA (Contact Plan = ladder diagram) - GRAFTEC (baseado no GRAFCET) cuja breve descrição é a seguinte: FUPLA É um editor de programação gráfico com diagrama de funções sob a forma de símbolos, como sejam o AND, OR, FLIP-FLOP s, temporizadores, contadores, funções matemáticas, etc. Na Fig.2 apresenta-se uma imagem de um programa realizado com o editor FUPLA. Fig.2. Aspecto do editor FUPLA em ambiente WINDOWS. Um programa pode consistir de um esquema FUPLA (desde uma página do monitor até 200), mas pode ser também combinada com outros esquemas, por exemplo rotinas já existentes escritas na forma de listas de instruções. O FUPLA inclui as ferramentas para escrita e carregamento do programa no autómato PCD ( Make ). O debugger e o EPROM Programmer podem também ser chamados a partir do FUPLA, caso seja necessário. KOPLA É uma função subsidiária do FUPLA. A aplicação KOPLA é chamada a partir do FUPLA. A aplicação KOPLA é principalmente utilizada para escrever programas simples com entradas, saídas, contadores e temporizadores. As funções da aplicação KOPLA estão igualmente normalizadas através da norma IEC 1131-3. Pode ser combinado de uma forma eficiente com a aplicação GRAFTEC. Na Fig.3 apresenta-se uma imagem de um programa realizado com o editor KOPLA. GRAFTEC É uma ferramenta para utilização em processos que funcionam de uma forma progressiva, como por exemplo o comando de máquinas-ferramentas, ciclos com cilindros pneumáticos, etc. A ferramenta GRAFTEC foi elaborada a partir da norma francesa NF-C-03-190. ENIDH / DEM 3º ano da LEMM 6

Fig.3. Aspecto típico do editor KOPLA em ambiente WINDOWS. Esta ferramenta utiliza o editor SGRAFWIN. É compatível com programas mais antigos editados em GRAFTEC. O novo editor em WINDOWS é uma interface gráfica com capacidades de ampliação ( zoom ) e capacidade para suportar comentários mais detalhados. No PG5 é preferível editar as etapas ( steps - ST ) e transições ( transitions - TR ) em KOPLA (ou FUPLA). Este método permite visualizar em tempo real ( on-line ) não só a sequência em GRAFTEC, mas também o conteúdo das ST e TR. Fig.4. Aspecto do editor SGRAF para GRAFTEC e editor SEDIT para que representa a codificação da etapa 1 (ficheiro handling, que faz parte do projecto dp_ma_1). ENIDH / DEM 3º ano da LEMM 7

Fig.5. Aspecto de um programa realizado através da aplicação GRAFTEC do pacote informático PG5. As ST s e TR s podem também ser editadas em IL (instruction list) através do editor SEDITWIN do PG5. No entanto, o conteúdo das ST e TR não podem ser visualizadas em tempo real. Para cada ST ou TR é possível seleccionar individualmente um editor específico. Editor IL (Instruction List) - Através deste editor é possível escrever rotinas na forma de IL (instruction List) sem ter que sair do PG5. O editor é de certo modo um editor típico do WINDOWS. Até à corrente versão, este editor não tem capacidades de correcção da síntaxe do código PCD e não tem igualmente instruções para programação do PCD. O editor IL, pode ser comparável ao editor SEDIT construído para edição de programas em IL no sistema operativo MS-DOS. Configurador (Configurator) Esta opção permite, a partir do PG4, observar o modo como o autómato PCD está configurado. A configuração do PCD pode igualmente ser modificada a partir do PG5. Não tendo em consideração a configuração da unidade de programação (computador IBM PC), é igualmente possível especificar ou ajustar em tempo real ( on-line ) a alocação de memória, o relógio do PCD e o modo de comunicação série entre o PCD e a unidade de programação. O ficheiro de dados do PCD pode igualmente ser inspeccionado e caso seja necessário, pode também ser apagado. ENIDH / DEM 3º ano da LEMM 8

Biblioteca de projecto (Project Library) No PG5, a unidade estrutural de maiores dimensões é o projecto. Na sua versão mais simples, um projecto consiste num único ficheiro. No entanto, em geral é constituído por diversos ficheiros que podem ser ligados ( linked ) de modo a gerar um ficheiro executável final de modo a ser carregado no PCD. A gestão dos diversos projectos é também efectuada através do Project Library. Gestor de projecto (Project Manager) O Project Manager é o módulo central do PG5. Os ficheiros de um projecto são geridos através do Project Manager. Os novos ficheiros podem ser abertos, apagados, ou importados a partir de outras directorias ou ficheiros de dados. O editor apropriado (FB-SFC-IL) pode ser seleccionado para cada novo ficheiro. O Project Manager gere todos os ficheiros de um projecto. Deste modo, todos os recursos, e não apenas os recursos definidos pelo utilizador, mas também os recursos dinâmicos (elementos que o compilador utiliza para armazenar resultados intermédios) são geridos pelo Project Manager. Com o Project Manager podem-se escolher os ficheiros de um projecto que devem ser ligados ( linked ), e os que não o deverão ser. O carregamento do programa no PCD e as opções online podem igualmente ser seleccionadas e activadas a partir do Project Manager. A partir do Project Manager é igualmente possível chamar on-line o configurador, o debugger, o PG3 (versão antiga para MS-DOS) e aceder directamente ao MS-DOS. NOTA 1: Estes elementos foram retirados do manual de programação Programming Tools for WINDOWS PG4. Para mais detalhes acerca do PG4 (versão anterior ao PG5), ver o manual completo existente no Laboratório de Automação e Controlo, ou na página de apoio à unidade curricular. NOTA 2: A versão actual do software PG5 é a 2.0. Esta versão não está actualmente a ser utilizada no laboratório devido a problemas de compatbilidade com as versões 1.4x. Existe uma versão mais antiga que está instalada nos computadores do laboratório (1.4...) que se aconselha a instalar nos computadores pessoais dos alunos. ENIDH / DEM 3º ano da LEMM 9