Siemens - Apostila Plc Siemens Tia Portal 85e52

EN2713 - Automação de Sistemas Industriais

Apostila Controlador Lógico Programável Siemens SIMATIC S7-1200, Ambiente de Programação STEP 7 e Ambiente de Automação Integrado TIA (Totally Integrated Automation) V.11 SP2

Aluna de Estágio de Docência II: Victoria Alejandra Salazar Herrera

Professor Responsável da Disciplina: Prof. Dr. Jesus Franklin Andrade Romero

Santo André - SP 2012

Conteúdo 1 Introdução

1

2 Caracteristicas do CLP SIMATIC S7-1200

2

2.1

Capacidade de expansão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2.2

Modos de operação da U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

2.3

Áreas de memória . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

2.4

Tipo de dados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

2.5

Tipo de blocos lógicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

2.5.1

Blocos de Organização (OB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

2.5.2

Blocos de Função (FB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.5.3

Funções (FC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.5.4

Blocos de dados (DB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

Tipo de linguagens de programação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.6.1

Linguagem LADDER ou esquema de contatos KOP . . . . . . . . . . . . . . . .

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2.6.2

Diagramas de Blocos de Funções FBD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

2.6.3

Linguagem de controle estruturado SCL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

2.6

3 Instruções básicas do funcionamento do STEP 7

9

3.1

Criar um Projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3.2

Escolha do dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

3.3

Criar variáveis para as I/O da U . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3.4

Instruções básicas para escrever o programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3.5

Utilizar as variáveis do CLP da tabela de variáveis para direcionar as instruções . . . .

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3.6

Configuração do IP do CLP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3.7

Descarregar o programa no dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3.8

Agregar um dispositivo HMI ao projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

i

Lista de Figuras 1

Partes del CLP S7-1200. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2

Módulos adicionais ao CLP S7-1200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

3

Exemplo de linguagem LADDER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

4

Exemplo de Diagramas de Blocos de Funções FBD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

5

Tela do ambiente de programação STEP7: Vista do Portal . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

6

Tela do ambiente de programação STEP7: Vista do Projeto . . . . . . . . . . . . . . . .

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7

Barra de ferramentas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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8

Criar projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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9

Adicionar dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Escolher dispositivo no específico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

11

Escolha do dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

12

Detecção do dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

13

Detecção do dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

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Detecção do dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

15

Escolher dispositivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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16

Vista do projeto com o CLP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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17

Adicionar variáveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

18

Definir o tipo de variável . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Blocos de programação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Iniciando a programação em Ladder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Nomeando variáveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Nomeando variáveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Nomeando variáveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

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Configuração do IP 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Configuração do IP 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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26

Descarregar o Programam no CLP 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Descarregar o Programam no CLP 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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28

Descarregar o Programam no CLP 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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29

Inicializar o programa no CLP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Descarregar o Programam no CLP 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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Dispositivo HMI (Human Interface MAchine) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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32

Inserir um dispositivo HMI no programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Lista de Tabelas 1

Tabela de especificações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2

Tipos de dados ados pelo S7-1200 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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EN2713 - Automação de Sistemas Industriais Controlador Lógico Programável Siemens SIMATIC S7-1200, Ambiente de Programação STEP 7 e Ambiente de Automação Integrado TIA (Totally Integrated Automation) V.11 SP2 Professor Responsável da Disciplina: Prof. Dr. Jesus Franklin Andrade Romero Aluna de Estágio de Docência II: Victoria Alejandra Salazar Herrera

13 de Novembro de 2012

1 Introdução A presente apostila tem o objetivo de introduzir o controlador lógico programável SIMATIC S7-1200, e o ambiente de programação STEP 7 BASIC, ao qual pode-se ar através o Portal de Automação Plenamente Integrada (TIA: Totally Integrated Automation), tendo como base os manuais do SIMATIC S7-1200, [Sie11b] e [Sie11a]. Um controlador lógico programável (CLP) é um tipo de controlador, basado em microprocessador, que utiliza uma memória programável para armazenar instruções e para implementar funções, tais como operações lógicas, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, a fim de controlar máquinas e processos [Bol09]. O CLP é um dispositivo otimizado para ser usado em condições de altas ou baixas temperaturas, assim como em ambientes com excessivo ruído eléctrico. A família de CLPs SIMATIC S7 da Siemens são modulares e podem ser expandidos de forma flexível através do conectores de I/O (Entrada/Saída), módulos funcionais e de comunicação. Os CLPs modulares da família SIMATIC S7 são sistemas altamente disponíveis ou à prova de falhas. O mais recente CLP na linha dos controladores Siemens SIMATIC é o S7-1200. SIMATIC S7-1200 O controlador modular SIMATIC S7-1200 é um modelo compacto, ele ocupa pouco espaço adequando-se para os pequenos sistemas de automação que exigem funções lógicas simples ou avançadas , HMI (Human Machine Interface), e redes. O design compacto e baixo custo fazem do S7-1200 uma excelente solução para controlar aplicações variadas ([?]). A Siemens fornece o Portal de Automação Plenamente Integrada (TIA) no qual através do ambiente de programação STEP 7 BASIC é possível programar os dispositivos (CLPs) e os es HMI. TIA Portal - Totally Integrated Automation Durante 15 anos o conceito Totally Integrated Automation (TIA), tem sido o impulsionador e o elemento central na investigação, desenvolvimento e concepção de mais de 100.000 novos produtos. Para a Siemens, a nova plataforma de Software - Totally Integrated Automation Portal - representa a realização de uma nova Visão: fornecer uma nova plataforma integrada e sem paralelo no mundo de soluções de automação, e para todos os sectores da indústria 1 . STEP 7 SIMATIC STEP 7 Basic V11 é uma versão de baixo custo do software STEP 7 Professional no Portal TIA, é usado para a engenharia dos micro controladores do SIMATIC S7-1200 e 1 https://www.swe.siemens.com/portugal/web_nwa/pt/PortalInternet/QuemSomos/negocios/ Industry/IA_DT/AutomationSystems/Pages/TIAPortal.aspx

1

para a configuração de painéis SIMATIC HMI Basic, tendo incluido o WinCC básico. Devido à sua integração no Portal TIA, SIMATIC STEP 7 Basic oferece as mesmas vantagens que o software STEP 7 Professional por exemplo, diagnóstico on-line direto, a simples adição de objetos de tecnologia ou o conceito de biblioteca para reutilização eficiente de dados em menor tempo. STEP 7 Basic V11 oferece duas linguagens de programação LAD (Ladder Logic), bem como FBD (Diagrama de Blocos Funcionais). 3 Dentro de seu ambiente é possível planear e desenvolver todo o projeto de automação, definindo os elementos de hardware e a forma como os mesmos irão comunicar e interagir. A grande maioria dos softwares da linha Simatic podem trabalhar de maneira integrada com o STEP 7, é o caso do software de supervisão WinCC que pode usar de forma simples e clara variáveis do PLC diretamente do STEP 7 para compor ecrãs de supervisão ou alimentar bases de dados, minimizando assim o tempo gasto em desenvolvimento. 2

2 Caracteristicas do CLP SIMATIC S7-1200 A U do SIMATIC S7-1200 combina um microprocessador, uma fonte de alimentação integrada, circuitos de entrada e saída, PROFINET integrado, I/O de controle de movimento de alta velocidade , e entradas analógicas incorporadas, todo em um corpo compacto. Depois de baixar o programa, a U contém a lógica necessária para monitorar e controlar os dispositivos da aplicação. A U supervisiona as entradas e realiza mudanças nas saídas de acordo com a lógica do programa do usuário, que pode incluir a lógica booleana, instruções de contagem, tempo, operações matemáticas complexas e comunicação com outros dispositivos inteligentes. A Fig.1 apresenta um diagrama com as partes do SIMATIC S7-1200.

1 Conector de alimentação. 2 Slot para cartão de memória com porta superior. 3 Os conectores de ligação removível (por trás das portas). 4 LEDs de status para on-board I/O. 5 Conector PROFINET (na parte inferior da U). Figura 1: Partes del CLP S7-1200. A U fornece uma porta PROFINET para comunicação através de uma rede PROFINET. Módulos adicionais estão disponíveis para comunicar através de PROFIBUS, GPRS, RS485 ou RS232 redes. Vários recursos de segurança ajudam a proteger o o à U e ao programa de controle: • Cada U fornece proteção por senha (Página 82 [Sie11b]) que permite configurar o o às funções da U. 3 https://www.industry.siemens.com/topics/global/en/tia-portal/controller-sw-tia-portal/ simatic-step7-basic-v11/Pages/Default.aspx 2 https://www.swe.siemens.com/portugal/web_nwa/pt/PortalInternet/QuemSomos/negocios/ Industry/IA_DT/AutomationSystems/Pages/SimaticAutomacaoIndustrial.aspx

SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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Tabela 1: Tabela de especificações Função Dimensões físicas (mm) Memória do usuário I/O Integradas Tamanho da imagem de processo Dimesões físicas (mm) Memoria bit(M) Signal Board (SB) ou placa de comunicação (CB) Módulo de comunicação (CM) (ampliação no lado esquerdo) Conetores rápidos Geradores de impulsos Memory Card Conservação de tempo do relógio de tempo real PROFINET Velocidade de execução de funções matemáticas com números reais Velocidade de execução booleana

Trabalho Load Remanescente Digital Analógicas Entradas (I) Saídas (Q)

U 1214C 10X100X75 50KB 2MB 2KB 14 entradas/10 saídas 2 entradas 1024bytes 1024bytes 10X100X75 8192bytes 1 50KB

Total Fase simples Fase em quadratura 2 SIMATIC Memory Card (opcional) Típico: 10 dias / Mínimo: 6 dias a 40 ◦ C

6 3 a 100 kHz / 3 a 30 kHz 3 a 80 kHz / 3 a 20 kHz

1 porto de comunicação Ethernet 18 µ s /instrução 0,1 µ s/instrução

• Pode-se usar a proteção de “know-how ” (Página 83 [Sie11b]) para esconder o código dentro de um bloco específico. • Pode-se usar a proteção de cópia (página 84 [Sie11b]) para ligar o seu programa para um cartão de memória específica ou U. Cada U proporciona conexões HMI que item máximo de 3 dispositivos HMI, o número total depende dol tipo de paneis HMI indicados na configuração, (páginas 19-20 do [Sie11b]).

2.1 Capacidade de expansão A família S7-1200 oferece diversos módulos y placas de conexão para ampliar a capacidade da U com I/O adicionais e outros protocolos de comunicação. Para mais informação sobre um módulo em particular, consulte os dados técnicos (Página 239 do [Sie11b]). A Fig.2 apresenta os módulos que podem ser adicionados ao CLP. Sendo: 1 Módulo de comunicação (CM), processador de comunicações () o TS Adapter 2 U 3 Signal Board (SB) o placa de comunicação(CB) 4 Módulo de sinais (SM) Informação mais detalhada apresenta-se nas páginas 16-18 do [Sie11b].

SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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Figura 2: Módulos adicionais ao CLP S7-1200

2.2 Modos de operação da U A U tem três modos de operação, os quais são indicados nos LEDs localizados na parte frontal da mesma. Os modos ou estados de operação são listados a seguir: • Modo STOP: A U não executa o programa, portanto é possível carregar o projeto nela. • Modo STARTUP (Arranque): A U executa qualquer lógica de arranque existente. Os eventos de alarma não são processados durante esse modo. • Modo RUN: O ciclo se executa repetidamente no estado operacional RUN. Os eventos de alarma podem acontecer e processar em qualquer fase do ciclo do programa. Algumas partes do projeto podem ser carregadas nesse modo operacional. A U a o arranque a quente para ar ao modo RUN, isto é, o processo inicia-se no ponto em que foi parado. A U não dispõe de um interruptor físico para cambiar o modo de operação,porém o STEP 7 oferece as seguintes ferramentas para cambiar o modo de operação da U: • Ícones de STOP e RUN na barra de ferramentas. (A ser apresentada nas especificações do funcionamento do STEP7, na seção3.1, Fig.7 ) • de mando da U nas ferramentas online.88888888888888888888888888888888888888888 Também pode-se inserir a instrução STP no programa para cambiar a U ao modo de operação STOP. Isto permite deter a execução do programa segundo a lógica de funcionamento dos mesmo

2.3 Áreas de memória Para escrever em uma determinada área da memória são criados símbolos ou “variáveis” para direcionar os dados, sejam variáveis PLC atribuídas às entradas e saídas ou como variáveis locais usadas em um bloco lógico. A seguir explica-se o direcionamento absoluto ai qual fazem referência os “tags” do programa no CLP para armazenar os dados durante a execução do programa.

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Tabela 2: Tipos de dados ados pelo S7-1200 Tipo de dados Bits y sequencias de bits

Inteiros

Números Reais

Data e Hora

Caracteres e cadenas Matriz e estrutura Dados de CLP Apontador

Descrição Bool (bit ou valor booleano) Byte (8 bits) Word (16bits) DWord (32bits) USInt (inteiro sem signo, 8 bits) SInt (inteiro com signo, 8 bits) UInt (inteiro sem signo, 16 bits) Int (inteiro com signo, 16 bits) UDInt (inteiro sem signo, 32 bits) DInt (inteiro com signo, 32 bits) Real (número real, 32 bits) LReal (número real, 64 bits) Date (Corresponde a una data, 16 bits) DTL (Estrutura de 12 bytes que armazena data e hora, desde anos até nanosegundos) Time (Valor de tempo IEC de 32 bits) TOD (“Time of Day” contem o número de milissegundos desde mia noite, 32 bits ) Char (caractere simples, 8 bits) String (cadeia de 254 caracteres) Array (Contem vários elementos do mesmo tipo de dados) Struct (Contem elementos com vários tipos de dados ) Estrutura de dados definida pelo usuário, pode ser usada várias vezes no programa Pointer (Referencia indireta à direção da variável, 6 bytes ) Any (Referencia indireta ao início de uma área de dados e sua longitude) Variant (Referencia indireta a variáveis de diversos parâmetros ou dados)

• Memoria global: A U oferece distintas áreas de memoria, incluindo entradas (I), saídas (Q) e bits da memória (M). Todos os blocos lógicos podem ar sem restrições a esta memória. • Bloque de datos (DB): É possível incluir DBs no programa para armazenar os dados dos blocos lógicos. • Memoria temporal: Toda vez que se chama a um bloco lógico, o sistema operativo da U atribui a memória temporal ou local (L) que será usada durante a execução do bloco. Quando finaliza a execução do bloco lógico, a U atribui a memória local para a execução de outros blocos lógicos. O programa usa direção de memória para ar à informação que cada posição armazena. Assim, as referências para as áreas de memória são: entrada (I), saída (Q). Por exemplo a entrada I0.3 e a saída Q1.7, am à memória imagem do processo, para ar imediatamente à entrada ou saída física é preciso adicionar “:P” à direção (“tag”) por exemplo, I0.3:P, Q1.7:P ou “Stop:P”. Consulte as págs. 63 e 226 do [Sie11b].

2.4 Tipo de dados Os tipos de dados são utilizados para especificar tanto o tamanho de um elemento de dados, quanto como os dados devem ser interpretados. Cada parâmetro de instrução a pelo menos um tipo de dados, e alguns parâmetros am múltiplos tipos de dados. Para ver que tipos de dados são ados por um determinado parâmetro mantenha o cursor sobre o campo de parâmetro de uma instrução (a ser apresentado na seção 3.5) SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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Ainda que não estejam disponíveis como tipo de dados, as operações de conversão am os seguintes formatos numéricos BCD (Binary Coded Decimal, decimal codificado binariamente). • BCD16 es un valor de 16 bits (de -999 a 999). • BCD32 es un valor de 32 bits (de -9999999 a 9999999). Mais detalhes quanto os tipos de dados na pág. 60 do [Sie11b].

2.5 Tipo de blocos lógicos Ao criar o programa para as tarefas de automação, as instruções do programa se inserem em blocos lógicos, ([Sie11a]), brevemente explicados a seguir:

2.5.1 Blocos de Organização (OB) Um OB responde a um evento específico na U e pode interromper a execução do programa. O bloco predeterminado para a execução cíclica do programa (OB 1)oferece a estrutura básica e é o único bloco lógico que se requere para o programa. Caso sejam incluídos outros OBs em seu programa, esses OBs interrompem a execução de OB 1. Os outros OBs executam funções específicas, tais como tarefas de inicialização/arranque, processamento de alarmes e manipulação e erros, ou para a execução de um código de programa específico em determinados intervalos de tempo. Detalhes em relação à criação e configuração dos OBs na pág. 138 do [Sie11a]. Os OBs podem ser enumerados a partir de 200, devido a que os números inferiores a 200 estão reservados para os OBs predeterminados. Determinados eventos da U disparam a execução de um OB, como eventos de arranque. a U processa os OBs segundo a sua prioridade, a prioridade mais baixa é 1 (para o ciclo do programa principal), e a prioridade mais alta é 27 (para interrupções de erro de tempo). Um OB não pode chamar a outro e também não pode ser chamado desde uma Função (FC) ou Bloco de Função (FB), [Sie11b]. A seguir são listados os tipos de processos que podem ser controlados pelos OBs, pág. 53 do [Sie11b]. • OBs de ciclo (“Program cycle OB”), são executados ciclicamente quando a U está no modo RUN. • OBs de arranque (“Startup OB”), são executados qunado a U a do modo STOP para o modo RUN. • OBs de ciclo de interrupção (“Cyclic interrupt OB”), são executados em intervalos periódicos, interrompendo a execução cíclica do programa. • OBs de interrupção de processo (“Hardware interrupt OBs”), são executados quando ocorre um evento de hardware, interrompendo a execução cíclica do programa como reação a um sinal ou evento do processo. • OBs de interrupção de erro de tempo (“Time error interrupt OB”), são executados quando se excede o máximo ciclo de tempo ou se produz um evento de error de tempo. • OBs de interrupção de diagnóstico (“Diagnostic error interrupt OBs”), são executados quando detecta e notifica um erro de diagnóstico.

SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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2.5.2 Blocos de Função (FB) Um bloco de função (FB) é uma sub-rotina que é executada quando chamada desde outro bloco de código (OB, FB ou FC). O bloco de chamada a parâmetros para o FB e também identifica um bloco de dados específico (DB) que armazena os dados para a chamada específica ou instância do respetivo FB. Alterando o DB de instancia se permite ao FB genérica controlar a operação de um conjunto de dispositivos. Por exemplo, um FB pode controlar várias bombas e válvulas, com diferentes instancias de DBs que contém os parâmetros operacionais específicas para cada bomba ou válvula. Mais detalhes quanto aos FB na pág. 140 do [Sie11a] e na pág. 90 do [Sie11b]

2.5.3 Funções (FC) Uma função (FC) é uma sub-rotina que é executada quando chamada desde outro bloco de código (OB, FB ou FC). A FC não tem associado um DB de instancia. O bloco que efetua a chamada a parâmetros para o FC. Os dados temporários não são salvos, para armazenar os dados permanentes deve-se atribuir o valor de saída em um endereço de memória global, tais como a memória M ou a um DB global. Uma FC também pode ser chamada várias vezes em diferentes pontos de um programa. Essa reutilização simplifica a programação de tarefas recorrentes.

2.5.4 Blocos de dados (DB) Os blocos de dados (DB) se criam no programa para armazenar os dados dos blocos lógicos. Todos os blocos do programa podem ar aos dados DB globais, porém, os DBs de intancia so armazenam dados de um FB específico. O programa pode armazenar os dados nas distintas áreas de memoria da U, por exemplo, nas áreas de entradas (I), saídas (Q) y segmentos de memória (M). Também é possível utilizar um DB para ar rapidamente a dados armazenados no programa. Os dados armazenados em um DB não são apagados quando o bloco de dados se fecha ou quando finaliza a execução do bloco lógico associado. Existem dois tipos de DBs: • DB global, o qual armazena os dados dos blocos lógicos no programa. Qualquer OB, FB o FC pede ar aos dados de um DB global. • DB de instancia, o qual armazena os dados de um FB específico. A estrutura de los dados de um DB de instancia reflexa parâmetros (Input, Output e InOut) y os dados estáticos do FB. A memoria temporal do FB não é armazenada no DB de instancia. Ainda que o DB de instancia Ainda que el DB de instancia reflete os dados de um FB específico, qualquer bloque lógico pode ar a esses dados.

2.6 Tipo de linguagens de programação As linguagens que o STEP7 BASIC permite utilizar são: • A lógica ladder ou KOP definida como LAD. • Os Diagramas de Blocos de Funções definidos como FBD (Function Block Diagram). • A linguagem de controle estruturado definido como SCL (Structured Control Language). No caso do STEP7 BASIC pode se realizar a transformação de linguagens só entre LAD e FBD.

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2.6.1 Linguagem LADDER ou esquema de contatos KOP A linguagem LADDER (LAD) consiste numa rede ou segmento onde são combinados contatos (abertos ou fechados) e bobinas. Os contatos podem estar conetados em serie ou paralelo. Na Fig.3 se apresenta um exemplo simples. "Stop"

"Start"

"On"

"On" Figura 3: Exemplo de linguagem LADDER LAD oferece blocos de instruções para uma variedade de funções complexas, tais como matemáticas, temporizadores, contadores, e de transferência. O STEP 7 não limita o número de instruções (linhas e colunas) em um segmento ou rede LAD.

2.6.2 Diagramas de Blocos de Funções FBD Da mesma forma que a linguagem LADDER o FBD é uma linguagem de programação gráfica. Ela está baseada em símbolos lógicos gráficos da Álgebra booleana. As funções matemáticas e outras operações complexas podem ser representadas diretamente combinando os quadros lógicos. O STEP 7 não limita o número de instruções (linhas e colunas) em um segmento FBD. A Fig.4 apresenta um exemplo simples de programação em FBD, o qual representa o mesmo esquema da Fig.3. >=1 "Start" "On"

&

"On" =

"Stop" Figura 4: Exemplo de Diagramas de Blocos de Funções FBD

2.6.3 Linguagem de controle estruturado SCL A SCL é uma linguagem de programação de alto nível, baseada em PASCAL, para as Us de SIMATIC S7. Podem-se incluir blocos de programa escritos em SCL com blocos de programa escritos em LADDER ou FBD As instruções de SCL empregam operadores de programação estândar, por exemplo, asignação (:=), funções matemáticas (+, −, ∗, /), programar operações de controle como IF-THEN-ELSE, CASE, REPEAT-UNTIL, GOTO y RETURN, e outras instruções como temporizadores y contadores, se correspondem com as instruções de LAD e FBD. Dado que SCL, da mesma forma do que PASCAL, oferece estruturas de controle condicionais de processamento, “loops” e outros, é mais simples implementar algoritmos complexos em SCL do que em LAD ou FBD. A seguir apresentam-se alguns exemplos de expressões para diversos usos: "C" := #A+#B$; Atribui duas variáveis locais a uma variável. "Data_block_1".Tag := #A; Atribui uma variável a um bloco de dados. IF #A > #B THEN "C" := #A; Condição da instrução IF-THEN. SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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"C" := SQRT (SQR (#A) + SQR (#B)); Parâmetros da instrução SQRT. Como linguagem de programação de alto nível, SCL utiliza instruções estândar para tarefas básicas: • Instrução de atribução: := • Funções matemáticas: +, −, ∗e/ • Endereçamento de variáveis globais: “<nome da variável>” (nome da variável ou do bloco de dados entre aspas) Os operadores aritméticos podem processar vários tipos de dados numéricos, O tipo de dados resultantes é determinado pelo tipo de dados dos operandos mais significativos. por exemplo, uma operação de multiplicação que tenha como operandos um dado do tipo INT e outro do tipo REAL dará como resultado um valor REAL.

3 Instruções básicas do funcionamento do STEP 7 O ambiente de programa que a Siemens desenvolveu para a programação do S7-1200 é o STEP7 em duas versões: Profisional e Básica, sendo esta última a disponível no laboratório. O STEP7 provê um ambiente amigável para o desenvolvimento da lógica do controlador, configurar visualização HMI, e a rede de comunicação. O STEP 7 fornece duas vistas diferentes sobre o projeto:

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Figura 5: Tela do ambiente de programação STEP7: Vista do Portal • A Vista do Portal, Fig.5, que apresenta portais orientados a tarefas que estão organizadas segundo a funcionalidade das ferramentas. SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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1 Portais para diferentes tarefas. 2 Tarefas do portal selecionado. 3 de seleção das ações. 4 Mudar para a Vista do Projeto. • A Vista do Projeto, Fig.6, uma vista orientada para os elementos projeto. 1 Menu e barra de ferramentas. 2 Árbore do projeto. 3 Área de trabalho. 4 Task Cards. 5 Janela de inspeção. 6 Mudar para a Vista do Portal. 7 Barra de Edição.

1

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4 3

5

7

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Figura 6: Tela do ambiente de programação STEP7: Vista do Projeto O usuário pode escolher qual vista ajuda a trabalhar mais eficientemente. Com um único clique, pode-se alternar entre a Vista Portal e a Vista do Projeto. Na Fig.7 apresenta-se a barra de tarefas, no quadro vermelho ressaltam-se os ícones para escolher a vista do projeto como horizontal ou vertical, sendo que durante a programação serão SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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utilizadas diferentes janelas, em cada caso uma das vistas será mais adequada para visualizar o projeto

Figura 7: Barra de ferramentas

3.1 Criar um Projeto Para criar um novo projeto, ir para a vista do portal e fazer clique em “Create new project”, como se apresenta na Fig.8, colocar o nome do projeto e fazer clique no icone “Create”.

Figura 8: Criar projeto

3.2 Escolha do dispositivo Uma vez criado o projeto deve se escolher o CLP com o qual pretende-se trabalhar. É importante realizar a escolha do dispositivo antes de começar a desenvolver o programa. Selecione o Portal de “Devices & Networks” e fazer clique no botão “Add new device” (Fig.8). Selecione a U na qual se realizará o programa seguindo os seguinte os: 1. No quadro “Add new device” escolher o botão PLC. Abrir a pasta PLC, e fazer clique na pasta pasta SIMATIC S7-1200, (Fig.9) . 2. Selecionar a U da lista apresentada, Escolher a opçãp“Unspecified U 1200”, como apresentado na Fig.10 3. Para agregar a U selecionada ao projeto, fazer clique no botão “Add”. Depois de fazer clique no botão “Add” aparecerá uma tela, na Vista do Projeto, apresentando o dispositivo com uma quadro de texto no qual indica duas opções para reconhecer ele, escolher a opção “detect” como apresentado na Fig.11 SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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Figura 9: Adicionar dispositivo

Figura 10: Escolher dispositivo no específico

Figura 11: Escolha do dispositivo Inicialmente aparecerá uma tela aonde mostra que a U está sendo procurada Fig.12. Uma vez que o dispositivo foi detectado aprecerá a tela apresentada na Fig.12, fazer clique no botão “Detect”. Aparecerá uma tela que solicita a detecção automática de um endereço IP, Fazer clique em “yes”, indicando depois que o IP foi estabelecido, (Fig.14). Caso não se tenha o dispositivo para realizar a detecção deve-se escolher no caso o U 1214C AC/DC/Rly (Fig.15)

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Figura 12: Detecção do dispositivo

Figura 13: Detecção do dispositivo

Figura 14: Detecção do dispositivo O dispositivo aparece na vista do projeto como se ilustra na Fig.16

3.3 Criar variáveis para as I/O da U As “variáveis do CLP” são nomes simbólicos das entradas e saídas (I/O) e as direções de memória da U. Depois de criá-las o STEP 7 as salva numa tabela de variáveis. Todos os editores do projeto (seja o editor de programação, o de dispositivos, o de visualização ou o da tabela de observação) SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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Figura 15: Escolher dispositivo

Figura 16: Vista do projeto com o CLP podem ar à tabela de variáveis. As variáveis podem ser criadas antes ou durante a elaboração do programa. Para criá-las ir na árvore do projeto (Project tree), na aba “Devices” procurar o nome do L em uso e fazer um clique no mesmo, no caso o CLP foi chamado de PLC1 [U 1214C AC/DC/Rly]. Dentro da pasta do CLP procurar a pasta “PLC tags” (etiquetas do PLC) e fazer um clique no ícone “Show all tags”. imediatamente aparecerá uma tabela vazia. Na Fig.17 se apresenta a tabela com algumas entradas e saídas já adicionadas. Para adicionar uma nova entrada fazer clique direito na coluna onde aprece “ ”, e colocar o nome da variável que se pretende usar. As variáveis a ser utilizadas no programa podem ser de três tipos: • Entradas, definidas na coluna “Address” como %I0.0 até %I0.7 e %I1.0 até %I1.5. • Saídas, definidas na coluna “Address” como %Q0.0 até %Q0.7 e %Q1.0 até %Q1.7 (saídas digitais) e %Q1.0 e %Q1.1 (saídas analógicas). SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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Figura 17: Adicionar variáveis • Variáveis auxiliares, definidas na coluna “Address” como %M Dx ou %M B0.x. Na Fig.18 se apresenta a nova variável adicionada, para definir ela como entrada saída ou variável auxiliar fazer clique na zeta remarcada no círculo vermelho, aparecerá um diálogo onde debe-se escolher I, Q ou M respetivamente. O espaço reservado para “bit number” deve-se preencher com o número de variável que será usado.

Figura 18: Definir o tipo de variável Mais detalhes podem se observar na pág. 38 do [Sie11b].

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3.4 Instruções básicas para escrever o programa O código do programa consiste em instruções que executa a U seguindo uma sequencia. Para abrir o editor de programação, proceda da seguinte maneira: 1 Abrir a pasta “Program Blocks” na árvore de projeto para ver o bloco “Main [OB1]” para aceder ao programa principal. Caso ele não exista debe ser criado. 2 Fazer um clique duplo no ícone “Add new block”. Aparecerá a tela apresentada na Fig.19. Observa-se que podem ser criadas quatro diferentes tipos de Blocos de programa e que e possível escolher a linguagem de programação (opções ressaltadas nos quadros vermelhos e detalhados previamente na seção 2.5)

Figura 19: Blocos de programação Na Fig.19 ressalta-se também no inferior diferentes ícones, eles apresentam diferentes vistas na tela do projeto, deve-se escolher “Main(OB1)” para ar ao bloco do programa. Como exemplo, se aplicará a linguagem Ladder (LAD)ou Esquema de contatos (KOP) para criar a lógica do programa. Como se apresenta na Fig.20, inicialmente procurar o ícone “Instructions” no extremo direito e fazer um clique, aparecerá uma tela com o conjunto de instruções em Ladder. Cada contato ou bloque deve ser arrastado até o corpo principal do programa. Ressalta-se com quadros vermelhos o nome do bloco sendo utilizado e o respetivo segmento (rede), chamado “Network” As instruções apresentadas para adicionar bobinas e contatos servem para adicionar qualquer tipo de bloco de instruções no programa,mas detalhes nas páginas 42 e 43 de [Sie11b] .

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Figura 20: Iniciando a programação em Ladder

3.5 Utilizar as variáveis do CLP da tabela de variáveis para direcionar as instruções A tabela de variáveis permite introduzir as variáveis do PLC para as direções dos contatos e bobinas. Para nomear cada contato ou bobina realizar os seguintes os (Fig.21 a Fig.23): 1 Fazer clique duplo em , no segmento ou rede inicial do programa como apresentado na Fig.21.

Figura 21: Nomeando variáveis

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2 Fazer clique no botão seletor ressaltado com o círculo vermelho na Fig.22, para abrir as variáveis armazenadas na tabela. Também pode escrever manualmente o nome da variável, no entanto, o nome deve ser salvo na tabela.

Figura 22: Nomeando variáveis 3 Na lista escolher a variável que corresponde a esse contato (no caso é “Set”), como apresentado na Fig.23.

Figura 23: Nomeando variáveis Mais detalhes na pág. 41 de [Sie11b]

3.6 Configuração do IP do CLP Para descarregar o programa realizado no STEP 7, deve-se configurar o IP do CLP. Caso a escolha do dispositivo não tenha sido feita como indicado na sessão 3.2, se devem seguir os seguintes os. Inicialmente se deve verificar que a direção IP do computador, utilizado para criar o programa, seja obtida automaticamente. Como a U do PLC não tem um endereço IP pré-configurado, deve-se atribuir manualmente um endereço IP. Para determinar o endereço IP e outros parâmetros do dispositivo, inicialmente conetar o cabo de rede e depois ar ao Portal TIA na “Vista do Projeto”, realizar os seguintes os: 1 Expandir a pasta o “Online” (Online Access) na árvore de projeto para exibir os tipos de conexões disponíveis, (Fig.24.a). 2 Selecione o tipo de conexão usada para o CLP, no caso é “Broadcom NetLink (TM)Gigabit Ethernet” (Fig.24.a). 3 Escolher a opção “Update accesible devicees”, e o programa selecionará automaticamente o dispositivo (Fig.24.b). 4 Caso o o anterior não consiga detetar o dispositivo, ou caso no consiga descarregar o programa no dispositivo, fazer clique-direito na rede específica (“Broadcom NetLink (TM)Gigabit Ethernet”), exibirá-se o menu de contexto. Selecione a opção “Propriedades”. No ícone “Industrial Ethernet” verificar que o endereço de IP e a máscara de sub-rede sejam diferentes de 0.0.0.0, (Fig.25).

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b)

a)

Figura 24: Configuração do IP 1

Figura 25: Configuração do IP 2

3.7 Descarregar o programa no dispositivo Uma vez que o endereço IP foi configurado é possível descarregar o programa, para esse efeito deverão ser realizados os seguintes os: 1 Nas ferramentas que aprecem na tela superior da Vista do Projeto selecionar o ícone compilar se não aparecerem erros fazer clique no ícone “Go Online”, (Fig.26). 2 Na opção “Type of the PG/PC Interface” fazer clique na zeta ressaltada no círculo vermelho e escolher a opção PN/E. Na opção “PG/PC Interface” selecionar “Broadcom NetLink (TM)Gigabit Ethernet”, (Fig.27). 3 Esperar o dispositivo ser detetado. Provar a conexão fazendo clique no ícone “Flash Led” os três ledes que aprecem no CLP deverão acender-se com cores verde, amarelo e vermelho uns segundos. 4 Fazer clique no ícone “Load”, (Fig.27). SIMATIC S7-1200, STEP 7 BASIC e TIA V.11

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5 Aparecerá a tela apresentada na Fig.28, fazer clique em “Load” e o programa será descarregado no CLP.

Figura 26: Descarregar o Programam no CLP 1

Figura 27: Descarregar o Programam no CLP 2

Figura 28: Descarregar o Programam no CLP 3 Finalmente para iniciar funcionamento do programa no CLP, realizar os seguintes os: 1 Expandir a pasta o “Online” (Online Access) na árvore de projeto para exibir os tipos de conexões com o dispositivo, (Fig.29).

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2 Selecione o tipo de conexão usada para o CLP, no caso é “Broadcom NetLink (TM)Gigabit Ethernet”. aparecerá uma tela mostrando os dados do CLP. 3 Do lado direito aparece a ferramenta “Online Tools” aonde aparece a opação “RUN” fazer clique nela para iniciar o funcionamento do programa no CLP 4 Para finalizar fazer clique em “STOP” (Fig.29), e na barra de ferramentas fazer clique em “Go offline”, (Fig.30).

Figura 29: Inicializar o programa no CLP

Figura 30: Descarregar o Programam no CLP 1

3.8 Agregar um dispositivo HMI ao projeto No STEP7 é possível utilizar dispositivos HMI que permitam visualizar o processo. a Fig.31 apresenta dois exemplos.

Figura 31: Dispositivo HMI (Human Interface MAchine)

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Para adicionar um dispositivo HMI seguir os seguintes os (Fig.32). 1 Ir para a Vista do Portal e fazer um clique em “Devices & Networks”, logo depois dar um clique em “Add new device”. 2 Fazer clique no botão HMI. Aparecerão na tela todas as opções de dispositivos HMI. 3 Escolher um dispositivo específico na lista. 4 Finalmente fazer um clique em “Add” para agregar o dispositivo ao projeto.

Figura 32: Inserir um dispositivo HMI no programa

Referências [Bol09] W. Bolton. Programmable Logic Controllers. Electronics & Electrical. Newnes, 2009. [Sie11a] Siemens AG. S7-1200 Programmable controller, 2011. [Sie11b] Siemens AG. SIMATIC S7-1200 Easy Book, 2011.

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