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Controladores lógicos programáveis avançado - Siemens série S7-300
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Programação de CLP Siemens, série S7-300.

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  • 1. Controladores Lógicos Programáveis Módulo avançado
  • 2. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Sumário Item Página Controladores programáveis 03 Estrutura básica do CLP 06 Princípio de funcionamento de um CLP 14 Lógica digital 17 Microcontrolador programável WEG – CLIC02 21 Grupo de instruções bobina 27 Grupo de instruções contadores 34 Controlador programável Altus Série Ponto 44 MT4100 – MasterTool Programming 55 Grupo de instruções relés 58 Grupo de instruções contadores 66 Grupo de instruções aritméticas 77 Controlador programável Siemens Simatic S7-300 83 Conjunto de instruções do Step7 – CLP Siemens S7-300 97 Grupo de instruções bobina 101 Grupo de instruções contadores 109 Grupo de instruções temporizadores 118 Exercícios complementares 126 Elaboração: Sérgio Corregio 2
  • 3. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Controlador Programável SIEMENS Simatic S7-300 CONTROLADORES PROGRAMÁVEIS SIEMENS A linha SIMATIC S7 consiste de três tipos de controladores programáveis classificados de acordo com o desempenho de cada um deles. SIMATIC S7-200 É um micro PLC desenhado para aplicações de baixo desempenho. É controlado por seu pacote de software específico, os quais não estão inclusos na série S5 e S7. SIMATIC S7-300 É um mini controlador modular desenhado para aplicações de baixo desempenho. SIMATIC S7-400 O S7-400 é projetado para aplicações de desempenho intermediário a alto. Para referências mais fáceis, os nomes dos módulos S7-300 sempre iniciam com um “3” e os módulos S7-400 iniciam com um “4”. ESTRUTURA DE HARDWARE DO S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 3
  • 4. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Com exceção de sistemas de pequeno porte, onde podemos utilizar apenas uma fonte e uma CPU Compacta, um sistema de controle baseado no CLP SIMATIC S7-300 geralmente é composto por: • Fonte (PS) • CPU • Módulos de Expansão • Módulos de I/O (SM) • Módulos de Comunicação (CP) • Módulos de Função (FM) RACKS DE EXPANSÃO Chamamos de Rack Central (CR) o trilho que acomoda a CPU, no qual podemos acoplar até 8 módulos de expansão. Caso haja a necessidade de mais módulos de expansão, dependendo do modelo de CPU, a configuração pode ser ampliada através de Módulos de Interface (IM) num total de até 3 Racks de Expansão (ER) cada qual com mais 8 Módulos de Expansão, totalizando 32 módulos para uma configuração centralizada. Caso a aplicação exija um número maior de módulos ou mesmo uma distância maior entre o Rack Central (CR) e os Racks de Expansão (ER) a configuração pode ser expandida através de uma rede Profibus-DP e estações de I/O remoto ET 200. Tal expansão pode ser implementada através da interface Profibus-DP já integrada a algumas CPUs ou através de um Módulo de Comunicação. MÓDULOS DO CLP S7-300 RACK 1 - UNIDADE CENTRAL DE PROCESSAMENTO A CPU utilizada no S7-300 é de modelo 312IFM, a qual já inclui os módulos de entradas e saídas digitais incorporados (10 entradas e 6 saídas digitais). O part number deste módulo é 312-5AC02-0AB0 Elaboração: Sérgio Corregio 4
  • 5. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 RACK 2 - FONTE DE ALIMENTAÇÃO A fonte utilizada neste CLP é a de modelo PS 307 2A, com alimentação direta de 120 / 230V de entrada e 24VDC 2A de saída. O part number deste módulo é 1BA00-0AA0 RACK 4 - MÓDULO DE SINAL ANALÓGICO Os módulos de sinal do SIMATIC S7-300 são comparáveis nas funções aos módulos de entrada e saída do S5. Contudo, em adição aos módulos simples de sinal, o S7 também provê módulos que podem receber parâmetros e que têm capacidade de diagnóstico. O módulo analógico do CLP é composto pelo modelo SM334, com 4 entradas e 2 saídas analógicas de 8 bits de resolução cada uma. O part number deste módulo é 334-0CE01-0AA0 Instalação e Configuração Com uma arquitetura modular o SIMATIC S7-300 provê economia de espaço, flexibilidade de configuração e rápida expansã. O CLP S7-300 não necessita de racks com números predefinidos de slots para ser montado, o conjunto de módulos é encaixado e aparafusado sobre um trilho DIN padrão, os módulos são interligados uns aos outros através de um bus modular que fica embutido no trilho. Elaboração: Sérgio Corregio 5
  • 6. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 CARACTERÍSTICAS FUNCIONAIS Um amplo espectro de CPU’s está disponível para aplicações simples ou aplicações de grande performance. As CPU’s possibilitam curtos tempos de ciclo, até 1µs. por instrução binária, através de seus eficientes processadores. Para algumas tarefas especiais, existem CPU’s Compactas com I/O’s, funções tecnológicas e interfaces de comunicação já integradas. A grande diversidade de módulos de expansão permite a adaptação da configuração para qualquer tipo de aplicação, estão disponíveis: Módulos de I/O (SM) • Digitais (24Vdc, 48-130Vuc, 120/230VAC, Relé etc) • Analógicos (±5V, 0-10V, 0/4 até 20mA, Hert etc) Módulos de Comunicação (CP) •Profibus DP / FMS •Ethernet •AS-interface •Serial Ponto-a-Ponto •Modbus Módulos de Função (FM) • Contadores rápidos • Saídas de pulso rápida • Controle de posição • Controle de motor de passo • Controle em malha fechada (PID) Um total de até 32 módulos de expansão pode ser utilizado em uma configuração centralizada. Os módulos de expansão para S7-300 também são utilizados na estação de I/O distribuído ET 200M, possibilitando economia com peças de reposição em uma configuração distribuída com CLP S7- 300 e ET 200M. Comunicação Alem dos diversos módulos de comunicação que podem ser agregados a configuração, toda CPU da série S7-300 traz integrada a si uma porta de comunicação MPI (interface multi-ponto). Através desta porta a CPU é programada e parametrizada. Com a porta MPI é possível ainda implementar uma rede de pequeno porte com equipamentos SIEMENS, tais como: • CLPs SIMATIC S7-200/300/400 • Controladores SIMATIC C7 • Interfaces Homem Máquina SIMATIC HMI • Computadores Industriais SIMATIC PC Além da interface MPI, alguns modelos de CPU possuem uma segunda interface de comunicação integrada Profibus ou Serial Ponto-a-Ponto. Elaboração: Sérgio Corregio 6
  • 7. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Programação e Parametrização A programação do CLP SIMATIC S7-300 é suplementada através do software STEP7 disponível em três versões STEP7 Lite, STEP7 e STEP7 Professional, desenvolvidas para melhor atender as suas necessidades. Aplicações O SIMATIC S7-300 oferece soluções para as mais diversas tarefas de automação, nas seguintes áreas: • Engenharia de produção • Indústria automobilística • Construção de máquinas especializadas • Construção de máquinas em série (todos os tipos de máquinas de produção), OEM • Processamento de plástico • Indústria de embalagens • Indústria alimentícia e de cigarros • Engenharia de processos (p. e. saneamento, automação predial) Para aplicações especiais, estão disponíveis produtos adicionais dedicados que complementam a linha SIMATIC S7-300: • Aplicações à prova de falhas, com a nova CPU 315F desenvolvida de acordo com as diretrizes TUV, assim como com os respectivos I/Os, agora é possível programar o conceito de falha segura em aplicações centralizadas ou distribuídas. • Componentes especiais para instalação em locais agressivos suportam condições ambientais rigorosas, p.e. níveis de temperatura maiores. • SIMATIC C7, CPU’s da série SIMATIC S7-300 com interface homem-máquina (IHM) integrada, ideal para aplicações em que o espaço para instalação é extremamente restrito. COMBINANDO HARDWARE E SOFTWARE Usando o software STEP7, você pode criar seu programa S7 dentro de um projeto. O controlador programável S7 monitora e controla o processo com este programa. Elaboração: Sérgio Corregio 7
  • 8. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Esquema básico de controle via CLP O GERENCIADOR SIMATIC Iniciando o SIMATIC Manager e criando um projeto O ponto inicial de acesso do gerenciador Simatic é o ícone dele, chamado de STEP7. Este ícone abre a janela deste gerenciador na qual podemos configurar todo o hardware do CLP, bem como abrir um novo projeto de programação. Todo programa criado deve ser feito sobre um projeto que possui diversos objetos, sendo este objeto chamado de OB1. Deste gerenciador podem-se acessar todas as funções instaladas no sistema (sistema padrão e todos os softwares). Desta janela podemos fazer o seguinte: • Montar os projetos • Configurar e fornecer parâmetros de hardware • Configurar as configurações de comunicação Elaboração: Sérgio Corregio 8
  • 9. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 • Criar os programas • Testar os programas e iniciar sua execução ESTRUTURA DE UM PROJETO S7 Definição de um projeto Os projetos contêm todos os dados e programas para uma solução de automação. O propósito deles é prover um armazenamento organizado de dados e programas criados para cada aplicação. Projetos no STEP7 No S7 um projeto contém todos os arquivos criados para um programa usuário no arquivo de projeto. Este arquivo de projeto contém informação necessária para edição e manutenção do programa do usuário, tais como ajustes de parâmetros, bem como os catálogos e nomes de arquivos. Elaboração: Sérgio Corregio 9
  • 10. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 PROCEDIMENTO BÁSICO DE USO DO STEP7 Antes de você criar um projeto, você deve saber que os projetos no STEP7 podem ser criados em diferentes ordens. Se você criar programas com muitas entradas e saídas, recomendamos que você configure o hardware do CLP em primeiro lugar. A vantagem disto é que o S7 mostra os endereços possíveis no editor de configuração de hardware (Hardware Configuration Editor). Se você escolher a segunda opção, você terá que determinar cada endereço e, dependendo dos componentes selecionados você não poderá chamar esses endereços via STEP7. Na configuração de hardware, você pode não somente definir endereços, mas também alterar os parâmetros e propriedades dos módulos. Estrutura de projeto no Simatic Manager Projeto A estrutura de um projeto de automação se inicia pelo ícone de projeto, localizado no primeiro nível, o qual é identificado pelo nome do projeto. Simatic 300 Station (Estação de Hardware) Para definir e parametrizar o hardware deve-se criar a estação de HW (S7-300). A estação criada (S7-312IFM) pode ter seu nome alterado pelo usuário e seus módulos são definidos pela ferramenta Elaboração: Sérgio Corregio 10
  • 11. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Station Configuration. Ao se definir os módulos, o sistema automaticamente cria os subdiretórios respectivos (CPU, Programa, Blocks, etc.). S7 PROGRAM (PROGRAMAS S7) O programa do usuário referente a um CLP propriamente dito é localizado sob o diretório S7 Programs. Este diretório pode estar associado ou não a uma estação específica criada. Associada a um HW, o diretório se encontra subordinado à CPU. Caso contrário, fica subordinado diretamente ao projeto. Nos subdiretórios Source e Blocks estão localizados os programas do usuário, em arquivos fonte ou em blocos S7, respectivamente. CONFIGURANDO E PARAMETRIZANDO O S7 Pré-requisito: Para configurar o hardware um projeto já deverá ter sido criado. Inserindo uma estação Para criar uma nova estação no projeto, siga estes passos: 1. Selecione um projeto 2. Crie o objeto para o hardware solicitado selecionando o comando do menu (Insert – Station) No sub-menu você pode selecionar as seguintes opções: • Estação Simatic S300 • Estação Simatic S400 • Dispositivos de programação • Outras estações Elaboração: Sérgio Corregio 11
  • 12. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 CONFIGURAÇÃO DE HARDWARE Configuração de hardware O termo configuração se refere ao arranjo de racks, módulos, racks de I/O distribuídos e submódulos de interface na janela da estação. Os racks são representados por uma tabela de configuração que permite um número específico de módulos serem inseridos, assim como em um rack real. Na tabela de configuração, o Step7 automaticamente aloca um endereço para cada módulo. Você pode alterar esses endereços na estação se a CPU puder ser acessada livremente (um endereço pode ser alocado livremente para cada canal do módulo, independente do seu slot). Você pode copiar sua configuração tão frequentemente quanto você desejar para outros projetos Step7, modifica-los se necessário e fazer o download para uma ou mais plantas existentes. Quando o CLP iniciar, a CPU compara a configuração criada com a atual configuração da planta. Quaisquer erros serão então reconhecidos imediatamente e reportados. Com esta ferramenta é possível: • Definir os módulos utilizados (CPU, I/O, FM) e a sua parametrização. Por exemplo: tipo de medição do módulo analógico de entrada. • Ler a configuração da CPU. Por exemplo: designação dos módulos no rack. • Ler diagnóstico de dados referentes aos módulos (system diagnostics) Na janela online (diagnóstico de HW) é exibida a configuração da estação que está acessível online. Informações de status ou estado de operação de cada módulo é mostrado no relatório simbólico do módulo (system diagnostics). A tecla F5 atualiza a exibição. Para obter mais informações, basta dar um duplo clique no símbolo. A ferramenta é iniciada, por exemplo, pela seleção de uma estação de hardware no Simatic Manager ou via comando do menu Edit  Open Object. A pasta Simatic 300 Station, sub-pasta Hardware, contém toda a configuração de hardware do CLP usado no projeto iniciado. Elaboração: Sérgio Corregio 12
  • 13. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Configurando O usuário especifica a posição dos módulos no rack e os endereços são definidos automaticamente (nas CPUs 315-2 e do S7-400 o usuário pode alterar os endereços). A esta configuração denominaremos configuração parametrizada. Durante o início a CPU checa a distribuição dos módulos existentes, que é denominada de configuração real. CPU carregada no slot 2 do barramento Elaboração: Sérgio Corregio 13
  • 14. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Fonte de alimentação carregada no slot 1 do barramento Módulo de E/S carregado no slot 4 do barramento Elaboração: Sérgio Corregio 14
  • 15. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Layout da janela da estação A parte inferior da janela da estação mostra uma visão detalhada do rack inserido / selecionado. Os números de pedido (order numbers) e endereços (addresses) dos módulos são mostrados no formulário da tabela. A tabela tem sua estrutura exibida abaixo para um rack central equipado com alguns módulos. Tabela de configuração como uma imagem de um rack Para uma estrutura central você arranja os módulos ao lado da CPU em um rack e continua através das expansões adicionais dos racks. O número de racks que podem ser configurados depende da CPU que você usa. Como você faz em uma planta real, você arranja seus módulos em racks com o Step7. A diferença é que os racks do Step7 são representados por “tabelas de configuração” que tem tantas linhas quantos slots para módulos. A figura a seguir mostra um exemplo de como uma estrutura real é convertida em uma tabela de configuração. Essa tabela corresponde ao rack utilizado. O Step7 automaticamente coloca o número dos racks em janelas em frente aos nomes. Exemplo: UR (universal rack) corresponde ao rack central número 0. Elaboração: Sérgio Corregio 15
  • 16. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Ajustando parâmetros Ao invés de setar chaves nos módulos, todos os parâmetros são definidos via software. Podem-se definir parâmetros para a CPU e para determinados módulos de I/O, tais como módulos analógicos. Nos parâmetros da CPU estão incluídos, entre outros, o tempo de supervisão de duração de um ciclo ou o intervalo de tempo para execução de partes do programa. Trocando módulos Durante um restart completo, a CPU distribui os parâmetros para todos os módulos existentes. Assim, quando se substitui um módulo defeituoso, a parametrização para o novo módulo ainda está disponível, armazenada na CPU. Configurando o Hardware Dá-se o nome de configuração parametrizada à configuração de hardware criada pelo usuário, determinando os módulos existentes e sua localização, bem como a parametrização destes módulos. A configuração é executada pela ferramenta Configurador de Hardware. A partir do catálogo, selecionam-se os módulos utilizados, posicionando-os no slot respectivo do trilho ou bastidor. Naturalmente inicia-se a configuração pelo trilho / bastidor para então se posicionar os outros módulos. Ao se posicionar um módulo, o sistema automaticamente designa um endereço para ele. A parametrização dos módulos é realizada dando-se um duplo clique sobre o módulo desejado. Uma tela de configuração referente ao módulo aparecerá, permitindo a alteração dos parâmetros. Catálogo eletrônico O catálogo eletrônico contém toda a lista de módulos existentes no S7. Quando se clica na tecla +, teremos disponíveis todos os módulos do grupo selecionado. PARÂMETROS E PROPRIEDADES DA CPU Setando parâmetros da CPU As propriedades das CPUs tem uma significância especial para o comportamento do sistema. Nas caixas de diálogo de uma CPU, você pode ajustar o seguinte, por exemplo: características de inicialização, áreas de dados locais e prioridades para interrupção, áreas de memória, comportamento retentivo, memória de clock, nível de proteção e senha. Na guia “GENERAL” da CPU ou via propriedades da interface da CPU você pode ajustar parâmetros para as interfaces (por exemplo, interfaces MPI (multipoint interfaces) ou interfaces integradas PROFIBUS-DP). Via estas caixas de diálogo você também pode acessar as caixas de diálogo de propriedades para a subrede a qual a CPU está conectada. Para os controladores programáveis S7-300 você também pode ajustar os parâmetros para alguns módulos no programa do usuário (por exemplo, para módulos analógicos). Você necessita chamar as funções de sistema (SFCs) WR_PARM, WR_DPARM e PARM_MOD no programa do usuário para realizar esta operação. Estes ajustes são perdidos em um reinício a frio. Entre outros, os seguintes parâmetros podem ser setados na CPU: • Endereço da interface MPI; • Características de start-up / ciclo: tempo máximo de ciclo, ciclo de carga para comunicação, auto teste cíclico e auto teste depois da energização; • Interrupção cíclica (watchdog – OB35); • Memória retentiva (flags de memória – marcadores de posição do programa), temporizadores, contadores e blocos de dados; • Clock de memória: reduzir a freqüência de byte da memória; Elaboração: Sérgio Corregio 16
  • 17. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 • Diagnóstico de sistema: enviar mensagens de diagnóstico, detalhar registros no buffer de diagnóstico. Se o usuário não definir nenhum parâmetro, os parâmetros default serão utilizados pela CPU. Depois de setar os parâmetros, deve-se transferi-los ao CLP, através do comando PLC  Download. A CPU deverá estar no modo STOP. Endereço MPI Se for necessário conectar vários CLPs entre si via interface MPI, deverão ser adotados endereços diferentes para cada equipamento (CPU) Elaboração: Sérgio Corregio 17
  • 18. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 18
  • 19. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 SETANDO PARÂMETROS EM MÓDULOS DE SINAIS Parâmetros nos módulos de sinais são variáveis que contem os ajustes da resposta dos níveis de sinais dos módulos (um ou mais por módulo). Todos os módulos têm ajustes default. Os ajustes para a maioria dos módulos S7 podem ser modificados usando o HW Configuration ou pro meio de SFCs no programa do usuário. Existem dois tipos de parâmetros para estes módulos: • Parâmetros estáticos  ajustes dos módulos podem ser modificados com o S7 HW Configuration, mas não com SFCs no seu programa. • Parâmetros dinâmicos  ajuste dos módulos podem ser modificados no programa do usuário, mesmo se elas forem feitas com o Step7. Abaixo é apresentada a tela de entrada para configuração do módulo analógico. Elaboração: Sérgio Corregio 19
  • 20. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Conjunto de instruções avançadas do STEP7 INSTRUÇÕES DE LÓGICA DE BIT As instruções de lógica de bit trabalham com dois dígitos (1 e 0). Estes dois dígitos formam a base do sistema numérico chamado binário. Os dois dígitos são chamados de dígitos binários ou bits. No universo dos contatos e bobinas, um dígito 1 indica energizado ou ativado e o 0 indica não ativado / energizado. As instruções de lógica de bit interpretam os estados de sinal 1 e 0 e os combina de acordo com as regras de uma lógica Booleana. As combinações produzem um resultado 1 ou 0, conhecidos como resultado da operação lógica (RLO). Funções As instruções de lógica de bit estão disponíveis para as seguintes funções: • AND, OR e XOR estas instruções checam o estado do sinal e produzem um resultado que pode tanto ser copiado para o bit RLO (resultado da operação lógica) ou combinado com ele. Com operações de lógica AND, o resultado do sinal de estado é combinado de acordo com a tabela verdade desta função lógica. Com operações lógicas OR, o resultado é combinado de acordo com a TV da função OR. • As seguintes instruções reagem em função de um RLO = 1 Set Output e Reset Output; Set_Reset flip-flop e Reset_Set flip-flop. • Algumas instruções reagem durante a subida ou descida do pulso. Assim, você pode executar as seguintes instruções incrementar ou decrementar o valor de um contador; inicializar um temporizador; produzir uma saída 1. 1) Instrução Set Reset Flip-flop Descrição Esta instrução executa operações de Set (S - liga) e de Reset (R – desliga) somente quando RLO=1. Um RLO=0 não tem efeito sobre esta operação. O endereço especificado na operação permanece inalterado. Um flip=flop Set_Reset é ligado se o estado do sinal é 1 na entrada S e 0 na entrada R. Caso contrário, se o estado do sinal é 0 na entrada S e 1 na entrada R, o flip=flop é resetado. Se RLO é igual a 1 em ambas as entradas, o flip-flop também é resetado. Esta instrução é afetada pela instrução Relé Mestre de Controle (MCR), que veremos adiante. Parâmetros da instrução Set Reset de flip-flop Elaboração: Sérgio Corregio 20
  • 21. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Exemplo de programa com a instrução Exemplo de utilização da instrução em bloco de funções (FBD) Exemplo de utilização da instrução em lista de instruções (STL) Elaboração: Sérgio Corregio 21
  • 22. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 2) Instrução Reset Set Flip-flop Descrição Esta instrução executa operações de Set e Reset somente quando RLO é igual a 1. O flip flop é resetado se o estado do sinal é 0 na entrada R e 1 na entrada S. Nas condições opostas (R=1 e S=0), o flip flop é setado. Se RLO é igual a 1 em ambas as entradas, ele será setado. Esta instrução também é influenciada pela instrução Relé Mestre. Parâmetros da instrução Reset Set de flip-flop Exemplo de programa com a instrução Exemplo de utilização da instrução em bloco de funções (FBD) Elaboração: Sérgio Corregio 22
  • 23. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Exemplo de utilização da instrução em lista de instruções (STL) EXERCÍCIO Utilizando-se deste conjunto de instruções, montar um programa em linguagem FBD para realizar o controle de inversão de rotação de um motor trifásico. Convenções Botão desliga S0 I124.0 Relé térmico F7 I124.1 Botão liga S1(sentido horário) I124.2 Botão liga S2 (sentido anti-horário) I124.3 Contator K1 Q124.0 Contator K2 Q124.1 Contato de intertravamento K1(31-32) I124.4 Contato de intertravamento K2 (31-32) I124.5 Elaboração: Sérgio Corregio 23
  • 24. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 RESOLUÇÃO DO EXERCÍCIO EM LINGUAGEM LADDER EM LINGUAGEM DE BLOCOS DE FUNÇÃO (FBD) Elaboração: Sérgio Corregio 24
  • 25. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 25
  • 26. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Descrição das linhas de instrução do programa Elaboração: Sérgio Corregio 26
  • 27. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 27
  • 28. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 INTERFACE ELÉTRICA DAS ENTRADAS E SAÍDAS Elaboração: Sérgio Corregio 28
  • 29. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 INSTRUÇÕES DE TEMPORIZAÇÃO Os temporizadores têm uma área reservada para eles na memória da CPU. Esta área de memória reserva uma palavra de 16 bits para cada endereço de temporizador utilizado no programa. O set de instruções em Ladder suporta até 256 instruções no mesmo programa. As seguintes instruções têm acesso direto à área de memória de temporização: • Instruções de temporização; • Atualização das palavras de temporização durante o clock. Esta função da CPU, em modo RUN, decrementa um dado valor de tempo de uma unidade no intervalo designado por uma base de tempo até que o valor de tempo seja igual a zero. Valor de tempo Os bits de 0 a 9 de uma palavra de temporização contêm o valor de tempo em modo binário. Este valor especifica o número de unidades a serem decrementadas. A atualização de tempo decrementa o valor de uma unidade no intervalo designado pela base de tempo e este continua até chegar a zero. Você pode carregar o valor de tempo em uma palavra baixa do acumulador 1 em binário, hexadecimal ou BCD (binary coded decimal). A escala de tempo vai de 0 a 9.990 segundos. Você pode pré-carregar o valor de tempo usando ambos os formatos a seguir: • W#16#wxyz, onde: W é a base de tempo e wxyz é o valor de temporização • S5T#aH_bbM_ccS_ddMS, onde: a = horas, bb = minutos, cc = segundos e dd = milisegundos. A base de tempo é selecionada automaticamente. O máximo valor que você pode carregar é 9.990 segundos, ou 2H_46M_30S. Base de tempo Os bits 12 e 13 de uma palavra de temporização contêm a base de tempo em código binário. Ela define o intervalo no qual o valor de tempo é decrementado de uma unidade. A menor base de tempo é 10ms e a maior de 10s. Pelo fato dos valores de tempo estar armazenados somente com um intervalo de tempo, valores que não são exatamente múltiplos deste intervalo serão truncados. Valores com resolução muito alta para a faixa requerida são arredondados para encontrar a faixa desejada, mas não a resolução requerida. A tabela abaixo mostra as possíveis resoluções e suas faixas correspondentes. Elaboração: Sérgio Corregio 29
  • 30. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Configuração de bits na célula de temporização Quando um temporizador é inicializado, os conteúdos da célula de temporização são usados como valor de tempo. Os bits 0 até 11 da célula armazenam o valor de tempo em BCD. Os bits 12 e 13 armazenam a base de tempo também em BCD. A figura a seguir exibe estas informações com uma carga de valor de tempo em 127 e base de tempo em 1 segundo. 1) Extended Pulse S5 Timer (temporizador de pulso estendido) Descrição Esta instrução inicializa o temporizador se houver uma borda de pulso positiva (borda de subida – de 0 para 1) na entrada Start (S). Uma mudança de sinal é sempre necessária para este procedimento. O temporizador continua a rodar com o tempo especificado na entrada Time Value (TV – valor de tempo), mesmo se o estado do sinal na entrada S mudar para 0 antes do tempo ter terminado. Um sinal de checagem de estado em 1 na saída Q produz um resultado de 1 enquanto o temporizador estiver rodando. O temporizador é reinicializado com o tempo especificado se o estado do sinal na entrada S for de 0 para 1 enquanto ele estiver rodando. Uma alteração de 0 para 1 na entrada Reset (R) enquanto o temporizador está rodando faz o mesmo resetar. Essa alteração também reseta o tempo e a base de tempo dele. O valor atual de tempo pode ser monitorado nas saídas BI e BCD. O valor de tempo em BI está em formato BCD. Elaboração: Sérgio Corregio 30
  • 31. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Exemplo de aplicação A figura abaixo mostra a instrução S_PEXT e as características do temporizador de pulso. Elaboração: Sérgio Corregio 31
  • 32. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Configuração da instrução para FBD Configuração da instrução para STL Elaboração: Sérgio Corregio 32
  • 33. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 2) Retentive On-Delay S5 Timer (temporizador retentivo em atraso) Descrição Esta instrução inicia o temporizador se houver um pulso positivo (de 0 para 1) na entrada Start (S). A mudança de sinal é necessária para essa inicialização. O temporizador continua a rodar dentro do valor de tempo especificado na entrada Time Value (TV), mesmo se o estado do sinal na entrada S mudar para 0 antes do tempo ter expirado. Um sinal de checagem de estado em 1 na saída Q produz um resultado de 1 quando o tempo tiver terminado. O temporizador é reinicializado com o tempo especificado se o sinal na entrada S mudar de 0 para 1 enquanto o mesmo estiver rodando. Uma mudança de 0 para 1 na entrada R provoca o reset do temporizador sem levar em consideração o valor de RLO na entrada S. Exemplo de aplicação Elaboração: Sérgio Corregio 33
  • 34. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Configuração da instrução para FBD Elaboração: Sérgio Corregio 34
  • 35. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Configuração da instrução para STL EXERCÍCIO Elaboração: Sérgio Corregio 35
  • 36. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 PARTIDA CONSECUTIVA DE MOTORES TRIFÁSICOS Montar um programa em para controle de uma esteira transportadora de cereais que possui 4 motores trifásicos. A partida desses motores é seqüencial e temporizada (10s de intervalo entre a partida de um motor e do outro). O sistema também possui dois sensores de nível no tanque de armazenamento (silo) e que controlam a condição dessas partidas. Se o silo estiver cheio (sensor 2 atuado), os motores não podem ligar. Se o nível estiver intermediário ou baixo, a partida é liberada. Seqüência operacional Observe a seguir o circuito composto por quatro motores que devem partir em seqüência. O circuito de comando para o circuito acima é mostrado a seguir (esteiras transportadoras). Elaboração: Sérgio Corregio 36
  • 37. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Quando o botão Ch1 é acionado, o contador C1 e o relé d1 são energizados (se o sensor de nível mínimo S1 der condições – silo vazio). O motor M1 parte. Decorrido o tempo ajustado para d1, este energiza C2 e d2. O motor M2 parte. Decorrido o tempo ajustado para d2, este energiza C3 e d3. O motor M3 parte. Após o tempo ajustado para d3, este energiza C4, dando partida a M4, o último motor da seqüência. Quando o silo estiver cheio (sensor de nível S2 atuado), os motores devem ser desligados instantaneamente. Aplicação O sistema de partida consecutiva é aplicado no acionamento de correias transportadoras. Os quatro motores devem acionar as esteiras e seu sentido de condução é M4, M3, M2, M1. Assim, as ligações dos motores devem obedecer a seguinte ordem: M1, M2, M3 e M4, ou seja, no sentido inverso. Se um dos motores é desligado em razão de sobrecarga, por exemplo, todos os motores à frente dele no sentido da condução serão desligados. O fornecimento de carga às esteiras é interrompido e os motores montados anteriormente continuam a funcionar até o descarregamento das respectivas esteiras. Veja o resumo seqüencial na tabela a seguir. Defeito no circuito comandado por: Conseqüência Desliga Desliga Continua ligado C4 C3 C2 C1 M4 M3 M2 M1 M4 M3 e M4 M2, M3 e M4 M1, M2 e M3 M1 e M2 M1 Elaboração: Sérgio Corregio 37
  • 38. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 INSTRUÇÕES MATEMÁTICAS COM NÚMEROS INTEIROS Antes de iniciarmos a abordagem deste grupo de instruções, veremos uma explanação sobre o que denominamos de palavra de estado (ou STATUS WORD). Status Word Esta palavra binária contém bits que você pode usar como referência no endereçamento de instruções de lógica de bit ou então em operações matemáticas, como é o nosso caso neste momento. Veremos a seguir o significado do conjunto de 8 bits menos significativos desta palavra. Estrutura do Status Word Convenções utilizadas no Status Word Descrições dos bits do Status Word FC – First Check Bit 0 do status word. No início de uma rede lógica Ladder, o sinal de estado do bit FC é sempre 0, ao menos que uma rede prévia tenha terminado com a instrução ---(SAVE). A barra sobre a função indica que ela é negada, ou seja, sempre em 0 no início de uma lógica Ladder. Cada instrução lógica checa o estado de sinal do bit FC assim como o estado de sinal do endereço da instrução de contato. O estado do sinal de FC determina a seqüência da lógica. Se FC é 0 (no início da lógica Ladder), a instrução armazena o resultado e ajusta o bit FC para 1. O processo de checagem é chamado first check (primeira checagem). O 1 ou 0 que é armazenado em RLO depois da primeira checagem é então referenciado como o resultado de FC. Se o estado do bit de FC é 1, uma operação então liga o resultado deste sinal com RLO formado pelo contato endereçado desde a primeira checagem e armazena o resultado em RLO. Result of Logic Operation (RLO) Este é o bit 1 da palavra de setado. Este bit armazena o resultado de uma instrução lógica ou comparações matemáticas. Por exemplo, a primeira instrução lógica em Ladder checa o estado do sinal de um contato e produz 1 ou 0 como resultado. Ela armazena este resultado no bit RLO. Uma segunda instrução também checa o estado de um contato e produz um resultado. Então, a instrução combina este resultado com o valor armazenado em RLO usando álgebra booleana. O resultado desta operação lógica é armazenado em RLO, alterando o valor anterior armazenado lá. Cada instrução subseqüente na execução realiza uma operação lógica em dois valores: o resultado produzido quando a instrução checa o contato e o valor corrente de RLO. Elaboração: Sérgio Corregio 38
  • 39. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Status Bit (STA)  Bit 2 da palavra de estado, chamada de status bit. O bit de estado armazena o valor de um bit que é referenciado. O estado de uma instrução de bit que tenha lido uma memória (contato normalmente aberto ou fechado) é sempre o mesmo que o valor do bit que esta instrução verifica. O estado de uma instrução de bit que tenha escrito em uma memória (set coil, reset coil, output coil) é o mesmo que o valor do bit que a instrução escreve ou, se não houver escrita, o mesmo valor do bit ao qual a instrução está referenciada. OR Bit (OR)  Bit 3 da palavra de estado chamado de bit OR. Este bit necessite que você use instruções de Contato para realizar operações lógicas OR com uma função AND. Este bit mostra instruções que foram previamente executadas e que forneceram valor 1. Overflow Bit (OV)  Bit 5 da palavra de estado e indica a ocorrência de um erro. Ele é setado por uma instrução matemática ou uma instrução de compação em ponto flutuante depois da ocorrência de um destes erros: sobrecarga, operação ilegal, número ilegal. Stored Overflow Bit (OS)  Bit 4 que é setado juntamente com o bit OV se um erro ocorrer. Pelo fato do bit OS permanecer ligado depois do erro ter sido eliminado (diferentemente do bit OV), ele indica se um erro ocorreu em uma das instruções executadas previamente. Condition Code 1 and Condition Code 0  São os bits 6 e 7 da palavra de estado (CC1 e CC0) e fornecem informação nos seguintes resultados ou bits: • Resultado de uma operação matemática; • Resultado de uma comparação; • Resultado de uma operação digital; • Bits que tenham sido deslocados ou rotacionados por um comando. A tabela abaixo lista o significado de CC1 e CC0 após o programa do usuário executar certas instruções. CC1 e CC0 depois da execução de Instruções Matemáticas com números inteiros, sem Overflow CC1 CC0 Explanação 0 0 Overflow de faixa negativa em uma adição com números inteiros ou adição de duplo número inteiro 0 1 Overflow de faixa negativa na multiplicação inteira e multiplicação de duplo inteiro. Overflow de faixa positiva em adição inteira, subtração inteira, adição de duplo inteiro, subtração de duplo inteiro, complemento de dois inteiro e complemento de dois de duplo inteiro. 1 0 Overflow positivo em multiplicação inteira e de duplo inteiro, divisão inteira e de duplo inteiro. Elaboração: Sérgio Corregio 39
  • 40. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Overflow negativo em soma inteira, subtração inteira, soma de duplo inteiro e subtração de duplo inteiro. 1 1 Divisão por zero em divisão inteira, divisão de duplo inteiro e retorno de fração de duplo inteiro. CC1 e CC0 depois da execução de Instruções Matemáticas em ponto flutuante, com Overflow CC1 CC0 Explanação 0 0 Overflow gradual 0 1 Overflow de faixa negativa 1 0 Overflow de faixa positiva 1 1 Operação ilegal CC1 e CC0 depois da execução de Instruções de comparação CC1 CC0 Explanação 0 0 IN2=IN1 0 1 IN2<IN1 1 0 IN2>IN1 1 1 IN1 ou IN2 são números ilegais de ponto flutuante CC1 e CC0 depois da execução de Instruções de deslocamento e rotação CC1 CC0 Explanação 0 0 Último bit deslocado igual a 0 1 0 Último bit deslocado igual a 1 CC1 e CC0 depois da execução de Instruções de palavras lógicas CC1 CC0 Explanação 0 0 Resultado = 0 1 0 Resultado <>0 Elaboração: Sérgio Corregio 40
  • 41. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Binary Result Bit (BR)  Este bit forma uma conexão entre o processamento de bits e palavras. Ele habilita o programa do usuário a interpretar o resultado de uma operação com palavra como um resultado binário e a interpretar este resultado em uma lógica binária. Visto deste ângulo, o bit BR representa um marcador de memória interno no qual o bit RLO é salvo em função de uma operação de alteração de palavra RLO. Por exemplo: o bit BR torna possível ao usuário escrever um bloco de função (FB) ou uma função (FC) em uma lista de instrução (STL) e então chamar o FB ou FC de uma lógica Ladder. FORMATO DE DADOS DO TIPO INTEIRO Um número inteiro tem um sinal que indica se ele é positivo ou negativo. O espaço que este tipo de dado ocupa (de 16 bits) em uma memória é chamado de UMA PALAVRA. A tabela a seguir mostra a faixa de um inteiro de 16 bits. Elaboração: Sérgio Corregio 41
  • 42. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 1) Add Integer (soma de números inteiros) Descrição Aplicando-se nível 1 na entrada Enable (EN) a instrução é ativada. Ela realiza a soma entre os valores presentes nas entradas IN1 (input 1) e IN2 (input 2) e o resultado pode ser visualizado na saída OUT. Se o resultado estiver fora da faixa permitida para um número inteiro, os bits OV e OS da palavra de estado estarão em 1 e a saída ENO é 0. Exemplo de aplicação Elaboração: Sérgio Corregio 42
  • 43. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Conversão do programa para STL Elaboração: Sérgio Corregio 43
  • 44. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 2) Subtract Integer (subtração de números inteiros) Descrição Aplicando-se nível 1 na entrada Enable (EN), a instrução de subtração é ativada, realizando esta operação entre os valores das entradas IN1 e IN2 (IN1 – IN2). O resultado pode ser visualizado na saída OUT. Se o resultado de saída estiver fora da faixa permitida para um número inteiro, os bits OV e OS da palavra de estado estão em 1 e a saída ENO (Enable Output) é 0. Exemplo de aplicação Conversão do programa para STL A lógica 1 convertida para STL é idêntica ao programa anterior (ADD_I) Elaboração: Sérgio Corregio 44
  • 45. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 3) Multiply Integer (multiplicação de números inteiros) Descrição Aplicando-se nível 1 na entrada Enable (EN), a instrução de multiplicação é ativada, realizando esta operação entre os valores das entradas IN1 e IN2 (IN1 X IN2). O resultado pode ser visualizado na saída OUT. Se o resultado de saída estiver fora da faixa permitida para um número inteiro de 16 bits, os bits OV e OS da palavra de estado estão em 1 e a saída ENO (Enable Output) é 0. Exemplo de aplicação Conversão do programa para STL A lógica 1 convertida para STL é idêntica ao programa anterior (ADD_I) Elaboração: Sérgio Corregio 45
  • 46. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 4) Divide Integer (divisão de números inteiros) Descrição Aplicando-se nível 1 na entrada Enable (EN), a instrução de divisão é ativada, realizando esta operação entre os valores das entradas IN1 e IN2 (IN1 / IN2). O quociente inteiro (resultado truncado) pode ser monitorado na saída OUT. A sobra não pode ser escaneada. Se o quociente estiver fora da faixa permitida para um número inteiro, os bits OV e OS da palavra de estado estão em nível 1 e a saída ENO é desligada. Exemplo de aplicação Conversão do programa para STL Elaboração: Sérgio Corregio 46
  • 47. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 A lógica 1 convertida para STL é idêntica ao programa anterior (ADD_I) Avaliando os bits da Palavra de Estado após a execução de instruções matemáticas As instruções matemáticas vistas até agora afetam os seguintes bits da palavra de estado após sua execução: • CC1 e CC0 • OV • OS O sinal (-) nas tabelas a seguir significa que o bit não é afetado pelo resultado da operação matemática. Tabela para valores dentro da escala válida Escala válida para o resultado com números inteiros (16 e 32 bits) Bits da palavra de estado CC1 CC0 OV OS 0 (zero) 0 0 0 - 16 bits  resultado entre 0 e o valor -32.768 (número negativo) 32 bits  resultado entre 0 e -2.147.483.648 (número negativo) 0 1 0 - 16 bits  resultado entre 0 e o valor 32.767 (número positivo) 32 bits  resultado entre 0 e 2.147.483.647 (número positivo) 1 0 0 - Tabela para valores fora da escala válida Escala válida para o resultado com números inteiros (16 e 32 bits) Bits da palavra de estado CC1 CC0 OV OS 0 (zero) 0 0 0 - 16 bits  resultado maior do que o valor 32.767 (número positivo) 32 bits  resultado maior do que o valor 2.147.483.647 (número positivo) 0 1 0 - 16 bits  resultado menor do que o valor -32.767 (número negativo) 32 bits  resultado menor do que o valor -2.147.483.648 (número negativo) 1 0 0 - Elaboração: Sérgio Corregio 47
  • 48. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 INSTRUÇÕES MATEMÁTICAS COM NÚMEROS EM PONTO FLUTUANTE Introdução As funções em ponto flutuante do Simatic podem ser usadas para a realização das seguintes instruções usando dois números de 32 bits cada: • Adição • Subtração • Multiplicação • Divisão Estes números de ponto flutuante em 32 bits são chamados de números reais. Utilizando a matemática em ponto flutuante com um número de 32 bits é possível realizarmos operações dos tipos: • Extração de raiz (SQR) e raiz quadrada (SQRT) de um número; • Estabelecer o logaritmo natural (LN); • Estabelecer o valor exponencial (EXP) na base e (2,71828); • Estabelecer as seguintes funções trigonométricas de um ângulo: • Seno (SIN) e Arcoseno (ASIN) de um número; • Cosseno (COS) e Arcocosseno (ACOS); • Tangente (TAN) e Arcotangente (ATAN). Formato de dados do tipo REAL (números de ponto flutuante) Em computação, o ponto flutuante descreve um sistema de representação numérica na qual uma string de dígitos (ou bits) representa um número real. O termo ponto flutuante refere-se ao fato de que o ponto decimal (ou ponto binário em computação) pode flutuar, isto é, pode ser colocado relativo ao número de dígitos significativos. Esta posição é indicada separadamente na representação interna e a representação do ponto flutuante pode então ser pensada como a representação de um número em notação científica. Através dos anos várias formas de representação foram adotadas, mas nos últimos anos a que foi aceita pelos fabricantes de CLPs foi a normalização definida pela IEEE754-1985 (ou pela IEC 60559:1989). IEEE  Institute of Eletrical and Electronics Engineers O formato de um número em ponto flutuante no STEP7 O formato segue a norma ANSI/IEEE 754-1985 e que consiste dos seguintes elementos: • O sinal S • O expoente e = E + bias, acrescido de uma constante (bias = 127) Elaboração: Sérgio Corregio 48
  • 49. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 • A parte fracionária da mantissa “m”. Toda a parte da mantissa de um número não é armazenado com o resto, porque ele é sempre igual a 1 se o número está dentro a faixa válida. Os três componentes juntos ocupam uma palavra dupla de 32 bits. Usando os três componentes “S”, “e” e “m”, o valor de um número representado neste formato é definido por uma fórmula: Onde: • e: expoente (=-127). Em outras palavras, o expoente é armazenado com o -127 adicionado a ele • m (mantissa (23 bits)), ou seja, a parte inteira (que pode ser 1 ou 0) seguida pela parte fracionária • s: para um número positivo, S = 0 e para um número negativo, S = 1 Exemplo: Converter o número binário acima para um número real em ponto flutuante 1) s = 0  o valor inteiro é +1 2) 0 expoente é = 124. Então e = 124 – 127 = -3 01111100 (2) = 0X27 + 1X26 + 1X25 + 1X24 + 1X23 + 1X22 + 0X21 + 0X20 = 0 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 = 124 Elaboração: Sérgio Corregio 49 NÚMERO = (s) 1,m X 2e-127
  • 50. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 3) m = 1.01 (em binário). Em decimal, um número binário fracionário é convertido assim para decimal: Valor da faixa para números em ponto flutuante Usando o formato em ponto flutuante mostrado abaixo, os resultados são os seguintes: • O menor número é 1,175495E-38 e • O maior número é 3,402823E+38 • O número zero é representado com e=m=0; e=255 e m=0 são usados para infinito. A tabela a seguir mostra os bits de sinal de estado da palavra de estado para os resultados das instruções com números em ponto flutuante que não estão dentro da faixa permitida. Exemplos de formatos de números em ponto flutuante As informações abaixo mostram o formato em ponto flutuante para os valores decimais a seguir: • 10.0 • Pi = 3.141593 • Raiz quadrada de 2 = 1.414214 Outro exemplo mais complexo: Elaboração: Sérgio Corregio 50
  • 51. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Exemplos de números reais de 32 bits Elaboração: Sérgio Corregio 51
  • 52. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 1) Add Floating-point Numbers (soma de números em ponto flutuante – números REAIS) Descrição Um sinal de nível 1 na entrada Enable (EN) ativa a instrução e realiza a soma dos valores presentes nas entradas IN1 e IN2 (IN1 + IN2). O resultado pode ser monitorado na saída OUT. Se o resultado está fora da faixa permitida (acima ou abaixo dos valores limites), os bits OV e OS da palavra de estado estão em 1 e a saída ENO é desativada. Elaboração: Sérgio Corregio 52
  • 53. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Monitoração da instrução ADD_R Elaboração: Sérgio Corregio 53
  • 54. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 2) Subtract Floating-point Numbers (subtração de números em ponto flutuante – números REAIS) Elaboração: Sérgio Corregio 54
  • 55. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Descrição Um sinal de nível lógico 1 na entrada Enable (EN) ativa esta instrução e realiza a subtração entre dois números reais em ponto flutuante (subtrai o valor da entrada IN1 da entrada IN2). O resultado pode ser monitorado na saída OUT. Resultados fora da faixa permissível (acima ou abaixo dos limites) resultam em nível lógico 1 nos bits OV e OS, além de desabilitar a saída ENO. Na monitoração: Elaboração: Sérgio Corregio 55
  • 56. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 3) Multiply Floating-point Numbers (multiplicação de números em ponto flutuante – números REAIS) Elaboração: Sérgio Corregio 56
  • 57. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Descrição Um sinal de nível lógico 1 na entrada Enable (EN) ativa esta instrução e realiza a multiplicação entre dois números reais em ponto flutuante (multiplica o valor da entrada IN1 com o da entrada IN2). O resultado pode ser monitorado na saída OUT. Resultados fora da faixa permissível (acima ou abaixo dos limites) resultam em nível lógico 1 nos bits OV e OS, além de desabilitar a saída ENO. Monitoração da instrução Elaboração: Sérgio Corregio 57
  • 58. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 4) Divide Floating-point Numbers (divisão de números em ponto flutuante – números REAIS) Elaboração: Sérgio Corregio 58
  • 59. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Descrição Um sinal de nível lógico 1 na entrada Enable (EN) ativa esta instrução e realiza a divisão entre dois números reais em ponto flutuante (divide o valor da entrada IN1 pelo da entrada IN2). O resultado pode ser monitorado na saída OUT. Resultados fora da faixa permissível (acima ou abaixo dos limites) resultam em nível lógico 1 nos bits OV e OS, além de desabilitar a saída ENO. Monitoração da instrução Elaboração: Sérgio Corregio 59
  • 60. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 60
  • 61. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 61
  • 62. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 5) Estabelecendo o valor absoluto (ABS) de um número em ponto flutuante Descrição Na matemática, o valor absoluto (ou módulo) de um número Real é o seu valor numérico sem o seu sinal. Por exemplo, 3 é o valor absoluto de -3. Em programação de computadores, a função matemática usada para realizar este cálculo é chamada de ABS. Com esta instrução podemos estabelecer o valor absoluto deste tipo de número (em ponto flutuante. Elaboração: Sérgio Corregio 62
  • 63. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Monitoração da instrução Elaboração: Sérgio Corregio 63
  • 64. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 6) Estabelecendo a raiz quadrada de um número em ponto flutuante Descrição Esta instrução extrai a raiz quadrada de um número e produz um resultado positivo quando o endereço é maior do que zero (única exceção: raiz quadrada de -0 é -0). A instrução é ativada quando a entrada Enable (EN) é igual a 1. O resultado SQRT (saída OUT) é armazenado em uma memória de palavra dupla (MD30). Se MD30 for menor do que 0 ou se o resultado está fora da faixa permissível para números em ponto flutuante, a saída ENO é ligada e o valor de MD é igual a zero. Elaboração: Sérgio Corregio 64
  • 65. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Monitoração da instrução 7) Estabelecendo o logaritmo natural (LN) de um número em ponto flutuante Descrição Esta instrução extrai o logaritmo natural de um número através da ativação da instrução, pela aplicação de um sinal em nível 1 na entrada Enable (EN). O número a ser calculado é inserido na entrada IN e o resultado armazenado na memória de palavra dupla indicada na saída OUT. Se o valor da entrada IN for menor que zero ou estiver fora da faixa permissível, a saída ENO é desabilitada. O logaritmo natural é o logaritmo de base e, onde e é um número irracional aproximadamente igual a 2,71828... (chamado Número de Euler). É, portanto, a função inversa da função exponencial. Em termos simples, o logaritmo natural é uma função que é o expoente de uma potência de e, e aparece freqüentemente nos processos naturais (o que explica o nome "logaritmo natural"). Esta função torna possível o estudo de fenômenos que evoluem de maneira exponencial. Ele também é chamado de logaritmo neperiano, do nome de seu « inventor », o matemático escocês John Napier (ou John Naper). Elaboração: Sérgio Corregio 65
  • 66. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Monitoração da instrução Elaboração: Sérgio Corregio 66
  • 67. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 INSTRUÇÕES DE COMPARAÇÃO Introdução As instruções de comparação do Simatic são realizadas entre dois números que podem ser dos tipos Inteiro, Duplo Inteiro e Real (ponto flutuante). Instruções com números inteiros: 1. EQ_I igual a (equal to); 2. NE_I diferente de (not equal to); 3. GT_I maior que (greater than); 4. LT_I menor que (less than); 5. LE_I maior ou igual a (less equal to); Instruções com números duplos inteiros: 6. EQ_D igual a (equal to); 7. NE_D diferente de (not equal to); 8. GT_D maior que (greater than); 9. LT_D menor que (less than); 10. LE_D maior ou igual a (less equal to); Elaboração: Sérgio Corregio 67
  • 68. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Instruções de comparação com números inteiros Elaboração: Sérgio Corregio 68
  • 69. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Monitoração das instruções de comparação com números inteiros Elaboração: Sérgio Corregio 69
  • 70. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO CENTRIFUGADORA DE AÇUCAR Desejamos desenvolver um programa para automatizar uma centrifugadora de açúcar. Este equipamento é utilizado nas usinas de açúcar para converter o melaço (caldo de cana concentrado) em açúcar cristal. Processo Dispositivos de controle LSH (level sensor high): sensor de nível alto SV (solenoid valve): válvula solenóide VS (vibration sensor): sensor de vibração TT (temperature transmitter): transmissor de temperatura SS (speed sensor): sensor de movimento (rotação) Condições iniciais para o carregamento • SV-1 e SV-2 fechadas • Esteira transportadora em movimento • Temperatura em 60ªC (TT) • Motor parado Elaboração: Sérgio Corregio 70
  • 71. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Operação 1. Abrir SV-1 para a entrada do melaço 2. Quando o melaço atingir o nível desejado, o sensor de nível LSH enviará um sinal para o fechamento de SV-1 3. O motor da centrífuga deverá ser acionado por um tempo pré-ajustado (três minutos) 4. Decorrido o tempo de centrifugação, o motor deverá ser desligado 5. Após 15 segundos (tempo necessário para a parada do conjunto após o desligamento do motor), a Sv-2 será acionada para o início da descarga, que deve durar 30 segundos 6. Reinício de um novo carregamento Condições de segurança O processo deverá ser interrompido (parada do motor que aciona a centrífuga) caso ocorra pelo menos uma das situações abaixo: • Alta temperatura (TT atuado) • Excesso de vibração (VS atuado) • Motor da esteira parado (SS sem sinal) O equipamento somente entrará em funcionamento novamente se um botão de rearme for acionado. Convenções Válvulas solenóides acionadas = nível 1 Motor em funcionamento = nível 1 Temperatura normal = nível 1 Elaboração: Sérgio Corregio 71
  • 72. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Instruções de comparação com números duplos inteiros Descrição As instruções de comparação de números duplos inteiros realizam comparações entre dois números de ponto flutuante de 32 bits cada. Se a comparação é verdadeira, o resultado lógico da operação (RLO) é igual a 1. Caso contrário, é igual a 0. Formato de dados do tipo duplo inteiro (DINT) Exemplos de formato: Mínimo – L# -2147483648 Máximo – L# +2147483647 Nota: no formato binário, um número inteiro negativo é representado pelo complemento de 2 deste mesmo número positivo. O programa exemplo a seguir realiza comparações entre o valor 10 (inteiro simples) e o valor indicado pela memória de palavra MW0, que, quando convertida para palavra duplo inteiro, exibe os 16 bits mais significativos desta palavra. Elaboração: Sérgio Corregio 72
  • 73. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 73
  • 74. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 74
  • 75. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 INSTRUÇÕES DE CONVERSÃO DE DADOS Formato de números Código BCD O dígito de um número decimal pode ser codificado com quatro dígitos binários. Esta representação deriva do fato que o maior número decimal de um dígito, que é o número 9, necessita de pelo menos quatro posições para a representação binária. Para representar os dez dígitos decimais (de 0 a 9) em código BCD, será usada a mesma representação que seria utilizada para números binários de 0 até 9. De 16 combinações possíveis de quatro dígitos binários, seis não são utilizadas. Exemplo de um número em formato BCD: Números inteiros (integer) O tipo de dados “INT” é um número inteiro (de 16 bits). O bit de sinal (bit 15) indica se este é um número positivo ou negativo (“0” é positivo e “1” é negativo). A faixa de um inteiro, como já foi visto, está entre -32768 e +32767. Um inteiro ocupa uma palavra de memória. Em formato binário, um inteiro negativo é representado como o complemento de dois de um número positivo quando inverte o estado do sinal de todos os bits e adiciona “1” ao resultado. Exemplo de complemento de dois de um número inteiro: Números reais Um número Real (também chamado de número de ponto flutuante) é um número positivo ou negativo que abrange valores tais como 0,339 ou -11,32. Também pode ser expresso em forma de número em potência de 10. Por exemplo, o número 1024 pode ser escrito desta forma  1,024E3 Este número ocupa duas palavras de memória e o sinal é definido pelo bit mais significativo (MSB). Os bits restantes representam o expoente e a mantissa. A faixa deste tipo de número está entre -3,402823E38 a 3,402823E38. Elaboração: Sérgio Corregio 75
  • 76. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 1) Conversão de um número inteiro para BCD (I_BCD) Descrição Esta instrução lê o conteúdo da entrada IN como um número inteiro e o converte para um número de 3 dígitos codificado em BCD (compreendido entre -999 e +999). O resultado pode ser visto na saída OUT. Se uma sobrecarga (valor acima da faixa) ocorrer, a saída ENO será igual a zero. 2) Conversão de um número BCD para inteiro (BCD_I) Descrição Esta instrução lê o conteúdo da entrada IN como um número de 3 dígitos codificado em BCD (+/- 999) e o converte para um valor inteiro (16 bits). O resultado inteiro é exibido na saída OUT. ENO sempre tem o mesmo estado de sinal de EN (enable). Elaboração: Sérgio Corregio 76
  • 77. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 77
  • 78. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 3) Conversão de um número duplo inteiro para BCD (DI_BCD) Descrição Esta instrução lê o conteúdo da entrada IN como um número duplo inteiro de 32 bits e o converte para BCD de sete dígitos (+/- 9999999). O resultado é exibido na saída OUT e se ocorrer uma sobrecarga, a saída ENO é desligada. 4) Conversão de um número BCD para duplo inteiro (BCD_DI) Descrição Esta instrução realiza a operação inversa da instrução anterior. A saída ENO tem sempre o mesmo estado da entrada EN. Elaboração: Sérgio Corregio 78
  • 79. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 5) Conversão de um número inteiro para duplo inteiro (I_DI) Descrição A instrução lê o conteúdo do parâmetro IN como um número inteiro (16 bits) e o converte para duplo inteiro (32 bits). O resultado pode ser visto na saída OUT. A saída ENO é sempre cópia da entrada EN. Elaboração: Sérgio Corregio 79
  • 80. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 80
  • 81. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 6) Complemento de um de um número inteiro (INV_I) Descrição Esta instrução realiza a função Booleana XOR de um número inteiro, ou seja, o complemento de um deste número (inverte bit a bit toda a palavra binária – 16 bits). 7) Complemento de um de um número inteiro duplo (INV_DI) Descrição Esta instrução realiza a função Booleana XOR de um número inteiro duplo, ou seja, o complemento de um deste número (inverte bit a bit toda a palavra binária – 32 bits). Elaboração: Sérgio Corregio 81
  • 82. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 8) Complemento de dois de um número inteiro (NEG_I) Descrição A instrução que realiza o complemento de dois de um número realiza a operação equivalente a multiplicar este mesmo número por (-1), trocando o seu sinal. Por exemplo, de um número positivo para um número negativo (em 16 bits). É o mesmo que escrever este número com seu sinal trocado – ser for um número positivo, o complemento de dois torna-o negativo e vice-versa. 9) Complemento de dois de um número inteiro duplo (NEG_DI) Descrição A instrução que realiza o complemento de dois de um número realiza a operação equivalente a multiplicar este mesmo número por (-1), trocando o seu sinal. Por exemplo, de um número positivo para um número negativo (em 32 bits). Elaboração: Sérgio Corregio 82
  • 83. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 83
  • 84. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 INSTRUÇÕES DE DESLOCAMENTO E ROTAÇÃO DE DADOS 1) Deslocamento de número inteiro à direita (SHR_I) Descrição Esta instrução é usada para deslocar um número inteiro para a direita bit a bit (os bits 16 a 31 não são afetados por ela). A entrada N especifica quantos bits serão deslocados. Se N for maior do que 16, o comando age como se N fosse igual a 16. As posições dos bits deslocados da esquerda e que ficariam vagos, são preenchidos com o estado lógico do bit 15 (sinal do número - + ou negativo – 0 ou 1). O resultado do deslocamento pode ser monitorado na saída OUT. A instrução é ativada pela entrada EN, através da aplicação de um nível lógico 1. A saída ENO tem o mesmo nível de sinal desta entrada. Elaboração: Sérgio Corregio 84
  • 85. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Alterando o valor da entrada N. Elaboração: Sérgio Corregio 85
  • 86. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 2) Deslocamento de número duplo inteiro à direita (SHR_DI) Descrição Esta instrução é usada para deslocar um número duplo inteiro para a direita bit a bit. A entrada N especifica quantos bits serão deslocados. Se N for maior do que 32, o comando age como se N fosse igual a 32. As posições dos bits deslocados da esquerda e que ficariam vagos, são preenchidos com o estado lógico do bit 31 (sinal do número - + ou negativo – 0 ou 1). O resultado do deslocamento pode ser monitorado na saída OUT. A instrução é ativada pela entrada EN, através da aplicação de um nível lógico 1. A saída ENO tem o mesmo nível de sinal desta entrada. Elaboração: Sérgio Corregio 86
  • 87. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 3) Rotação de palavra dupla à direita (ROR_DW) Descrição Esta instrução é usada para rotacionar o conteúdo inteiro da entrada IN bit a bit para a direita. A entrada N especifica a quantidade de bits que devem se rotacionados. Se N é maior do que 32, a palavra dupla em N é rotacionada por N-1 posições. As posições de bits rotacionados a partir da esquerda são preenchidas pelos estados lógicos dos bits que foram rotacionados para fora do lado direito. O resultado desta rotação pode ser monitorado na saída OUT. Exemplo: rotação de uma palavra dupla binária em 3 bits para a direita. Elaboração: Sérgio Corregio 87
  • 88. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 4) Rotação de palavra dupla à esquerda (ROL_DW) Descrição Esta instrução é usada para rotacionar o conteúdo inteiro da entrada IN bit a bit para a esquerda. A entrada N especifica a quantidade de bits que devem se rotacionados. Se N é maior do que 32, a palavra dupla em N é rotacionada por N-1 posições. As posições de bits rotacionados a partir da direita são preenchidas pelos estados lógicos dos bits que foram rotacionados para fora do lado esquerdo. O resultado desta rotação pode ser monitorado na saída OUT. Exemplo: rotação de uma palavra dupla binária em 3 bits para a esquerda. Elaboração: Sérgio Corregio 88
  • 89. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 89
  • 90. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 INSTRUÇÕES DE SALTO Introdução Label (rótulo) como endereçamento O endereçamento de uma instrução de Jump é chamado de Label. Um label consiste de um máximo de 4 caracteres, sendo que o primeiro sempre deve ser uma letra do alfabeto. Os outros caracteres podem ser letras ou números. Por exemplo, SEG3. Um Label de salto indica o destino para o qual você deseja que a execução do programa salte. Este label pode ser informado acima de uma instrução bobina. Label como destino O label de destino deve estar no início de uma lógica. Selecionando a instrução LABEL, uma caixa vazia aparece e digitamos o nome deste. Ele marca o ponto onde o programa irá continuar a execução após o salto. Instruções ou segmentos localizados entre o jump e o label não são executados. O label obrigatoriamente deve estar localizado no mesmo bloco (OB, FB, FC) que a instrução jump a que está associada. 1) Jump incondicional (salto incondicional) Esta instrução interrompe o fluxo normal da lógica de controle e provoca o salto do programa para a posição marcada pelo rótulo (label). Ela é representada de maneira parecida ao elemento de saída, porém com as letras JMP e o nome do rótulo destino associado. Quando a instrução JMP é ativada através de I124.4, toda a seqüência até o LABEL NET5 é desabilitada, retomando o funcionamento normal após este label, presente na lógica Network5. A instrução contida nesta mesma lógica não sofre influência do salto realizado e é executada independentemente da situação da instrução JMP. Elaboração: Sérgio Corregio 90
  • 91. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 91
  • 92. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 INSTRUÇÕES PARA CONTROLE DE PROGRAMAS 1) Função Master Control Relay (relé de controle mestre) Relé de controle mestre O Máster Control Relay é uma chave lógica mestre para energizar ou desenergizar o fluxo de tensão no barramento esquerdo da Network. Quando desenergizado toda a seqüência lógica seguinte é zerada (RLO=0) ao invés de ser executada. Se a instrução Máster Control Relay estiver ativa (RLO=1), considera-se que o sistema a partir dela está energizado. Por sua vez, se a lógica estiver inativa (RLO=0), considera-se que o sistema está desenergizado. Obs: as instruções SET e RESET dentro de uma MCR (Máster Control Relay) inativo (desenergizado) não alteram o valor de saída / flag. A instrução de transferência (=) zera a saída / flag quando MCR está inativo. A) Master Control Relay Activate (MCRA) A instrução MCRA ativa a função MCR, sendo que todas as outras abaixo devem seguir após esta. B) Master Control Relay On (MCR<) Esta instrução marca o início da zona de controle lógico. MCR< abre a área MCR e marca a pilha deste tipo de instrução, ou seja, conta quantas instruções do tipo MCR são executadas no programa. A pilha pode ter até 8 entradas, o que significa que até oito níveis de controles individuais podem ser incluídos entre os comandos MCRA e MCRD. C) Master Control Relay Off (MCR>) Esta instrução marca o fim da área de controle lógico. O MCR> é combinado com a instrução MCR< mais próxima. D) Master Control Relay Deactivate (MCRD) Esta instrução desativa a função MCR. Você não pode programar nenhuma área MCR depois de MCRD. Esta instrução é uma exigência para a associação lógica com MCRA. Elaboração: Sérgio Corregio 92
  • 93. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 93 Sem alimentação, a instrução desabilita a seqüência após ela. O contador continua funcionando, mas sem a transferência do conteúdo de MW5
  • 94. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Exercícios: converta o programa anterior para FBD e STL e analise seu comportamento. Elaboração: Sérgio Corregio 94 Como MW5 está sem conteúdo (zerado), as instruções ADD-I e MUL_I são executadas, mas com resultado diferente do que deveria ocorrer.
  • 95. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Conversão do programa para STL Elaboração: Sérgio Corregio 95
  • 96. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 96
  • 97. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO CALDEIRA A VAPOR Deseja-se desenvolver um programa para CLP para supervisionar o funcionamento de uma caldeira a vapor do tipo fogotubular, conforme ilustrações abaixo. Ilustrações Elaboração: Sérgio Corregio 97
  • 98. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Dispositivos de controle PSL: sensor de baixa pressão SV: válvula solenóide BS: fotocélula (detector de chama) I: ignitor B: ventilador (blower) CH: contato NA FCV: válvula controladora de vazão Descrição Uma caldeira de vapor tem por função gerar vapor superaquecido que será utilizado para movimentar bombas e turbinas a vapor. O sistema de segurança atuará somente na partida e na parada do equipamento. Durante a operação normal, este apenas supervisionará as variáveis envolvidas, as quais serão controladas pelas FCVs. Seqüência operacional de partida Descrição Pré-requisitos para a partida • Pressão de água de alimentação (PSL-1) • Pressão de combustível (PSL-2) • FCV-2 aberta (CH-2 atuado). Para tanto SV-3 deverá aplicar 20PSI no atuador • SV-1 e SV-2 fechadas Processo 1. Satisfeitos os pré-requisitos, ao acionarmos o botão de partida, o ventilador (blower) entrará em operação. O sensor CH-1 confirmará esta condição 2. A SV-3 deverá fazer com que a FCV-2 abra totalmente (20PSI no atuador), iniciando-se a purga da câmara de combustão Elaboração: Sérgio Corregio 98
  • 99. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 3. O sensor CH-2 confirmará que FCV-2 abriu-se totalmente 4. Decorrido o tempo de purga (10s), o ignitor será energizado ao mesmo tempo em que SV-2 permitirá a entrada de gás piloto. Com isto, teremos a presença da chama piloto 5. Uma vez detectada a presença da chama piloto através do sensor BS, teremos a abertura de SV-1 dando início ao processo de combustão 6. Decorridos 5s após o início da combustão, teremos: • SV-2 fechada e o ignitor desenergizado • SV-3 permitindo a passagem do sinal de controle Seqüência operacional de parada Descrição A parada da caldeira deverá ocorrer quando for acionado o botão de parada ou quando houver alguma anormalidade Condições anormais • Baixa pressão de combustível (PSL-2) • Baixa pressão de água de alimentação (PSL-1) • Alta pressão de vapor superaquecido (PSL-3) • Falta de chama (BS) • Parada do ventilador (CH-1) • FCV-2 fechada (CH-2) Processo 1. SV-1 fechada 2. FCV-2 totalmente aberta, via SV-3 3. Ventilador continuando a operar 4. SV-2 fechada 5. Ignitor desenergizado Convenções Baixa pressão de combustível (PSL-2): nível 0 Baixa pressão de água de alimentação (PSL-1): nível 0 Alta pressão de vapor superaquecido (PSL-3): nível 1 CH-1 e CH-2 atuados: nível 1 Presença de chama (BS): nível 1 SV-1 e SV-2 energizadas (abertas): nível 1 SV-3 energizada (20PSI): nível 1 SV-3 desenergizada (SC): nível 0 Elaboração: Sérgio Corregio 99
  • 100. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 2) Chamada de funções (FCs) e funções de sistema (SFCs) – CALL (sem parâmetros) Descrição Tipos de blocos de programa Blocos de sistema Os blocos de sistema são funções pré-definidas ou blocos de função integrados ao sistema operacional da CPU. Estes blocos não ocupam nenhum espaço adicional na memória do usuário. Os blocos de sistema são chamados pelo programa do usuário e têm a mesma interface, mesma designação e mesmo número em todo o sistema S7 (300 ou 400). Então, você pode facilmente utilizar o programa do usuário em várias CPUs. Blocos do usuário São áreas providas para administrar o código e os dados de seu programa. Baseado nas necessidades do seu processo, você pode estruturar seu programa com várias opções de blocos de usuário. Alguns desses blocos podem ser executados ciclicamente, enquanto outros blocos podem ser executados somente quando necessitados. Blocos de usuário são também chamados de blocos de programa. BLOCOS DE USUÁRIO Blocos de organização (OB) Forma a interface entre a CPU e o programa do usuário. Pode-se escrever um programa inteiro no OB1 e deixa-lo processando a cada ciclo. Pode-se, porém escrever um programa em diferentes blocos e usar o OB1 para chamar estes blocos quando necessário. Além do OB1, o sistema operacional pode chamar outros OBs que reagem a certos eventos, tais como: • Interrupção data programada; • Interrupção de diagnóstico; Elaboração: Sérgio Corregio 100
  • 101. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 • Interrupção de erros; • Interrupção de tempo de ciclo; • Interrupção de hardware; • Start-up de hardware. Bloco de função (FB) Um bloco de função é uma função ou uma seqüência de comandos armazenados em um bloco lógico, onde os parâmetros podem ser arquivados em uma memória. O FB utiliza esta memória adicional na forma de um “Bloco de Dados Instance”. Parâmetros passados para o FB e alguns dos dados locais são arquivados neste bloco de dados associado (Instance FB). Outros dados temporários são arquivados na pilha local (L Stack). Dados arquivados em Instance DB são retidos quando o bloco de função é fechado. Dados arquivados na pilha L Stack não são retidos. Funções (FC) A função é um bloco de operação lógica similar ao bloco de função para o qual não é designado área de memória. Um FC não necessita de um bloco de dados instance. As variáveis locais são arquivadas na pilha local (L Stack) até que a função esteja concluída, sendo perdidos quando o FC termina a execução. Bloco de dados (DB) Os blocos de dados são blocos usados pelos blocos lógicos no programa do usuário para armazenar valores. Em contraste com o local de dados temporários, os dados nestes blocos não são apagados quando o processamento dos blocos lógicos é finalizado ou o bloco de dados é encerrado. O tamanho máximo possível para um bloco de dados depende do tipo de CPU utilizada. Por exemplo, para a CPU 314 pode ser de até 8KB. Dependendo de sua relação com os blocos lógicos, existem dois tipos de blocos de dados: Shared Data Blocks (Blocos de dados compartilhados) São blocos que podem ser acessados por todos os blocos lógicos no programa do usuário. Cada bloco de função (FB), função (FC) ou bloco de organização (OB) pode ler ou escrever nos dados compartilhados contidos nestes blocos de dados. Você pode criar estes tipos de blocos através da: • Especificação da estrutura do próprio bloco de dados, ou seja, definir e editar a ordem das variáveis, seus símbolos e os tipos de dados individualmente; • Criação de um bloco de dados com um dado de tipo user-defined (definido pelo usuário – UDT). Neste caso, a estrutura do bloco UDT define a estrutura do bloco de dados. Instance Data Block (Bloco de dados Instance) São blocos de dados relacionados a um bloco de função (FB) em particular. Eles contêm os dados locais deste bloco relacionado. Se outros blocos de função são chamados sem que as variáveis estáticas (instâncias múltiplas) tenham sido declaradas, o bloco de dados instance da função chamada também contêm os dados locais do blocos de função chamados. Dependendo do tipo de bloco que você deseja criar ou editar, você pode usar diferentes métodos. BLOCOS DE SISTEMA Função de sistema (SFC) Função de sistema é uma função pré-programada e testada que é integrada na CPU. Algumas das tarefas suportadas por estas funções são a de setar parâmetros dos módulos, comunicação de dados, funções de cópia, etc. Uma SFC pode ser chamada pelo programa, porém sem fazer parte dele (não ocupa memória de trabalho). Elaboração: Sérgio Corregio 101
  • 102. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Blocos de função de sistema (SFB) Um bloco de função de sistema é parte integral da CPU. Você pode utilizar um SFB em seu programa sem carregar como parte de seu programa, pois os SFBs são parte do sistema operacional. SFBs devem ser associados a um DB, o qual deverá ser transferido para a CPU como parte de seu programa. Bloco de dados de sistema (SDB) Um bloco de dados de sistema é uma área da memória que a ferramenta Step7 gera para arquivar dados necessários para o controle de operações. Informações tais como dados de configuração, conexões de comunicação e parâmetros são salvos em SDBs. TIPOS DE BLOCOS CARACTERÍSTICAS Função de sistema (SFC) - Arquivados no sistema operacional das CPUs - Usuário pode chamar esta função (sem memória) Bloco de função de sistema (SFB) - Arquivados no sistema operacional das CPUs - Usuário pode chamar esta função (com memória) Bloco de dados de sistema (SDB) - Blocos de dados para configuração de dados e parâmetros ESTRUTURA DE PROGRAMA Programa linear O programa inteiro reside em um único bloco de instrução contínuo. Esta estrutura é semelhante a um circuito de relés substituído por um CLP. O sistema processa instruções individuais sucessivamente. Toda a programação e parametrização é feita no Organization Block 1 (OB1) Programa particionado O programa é dividido em blocos, onde cada bloco contém uma lógica específica para dispositivos ou tarefas. As informações residentes no bloco de organização (OB1) determinam a ordem de execução dos blocos a serem processados. Um programa particionado pode, por exemplo, conter blocos de instruções com os quais os modos de operações individuais de um processo industrial são controlados. Programa estruturado Um programa estruturado contém blocos de instruções com parâmetros definidos pelo usuário (blocos parametrizados). Estes blocos são projetados de forma que possam ser usados universalmente. Os parâmetros atuais (os endereços de entradas e saídas) são especificados durante a chamada do bloco. Exemplo de blocos parametrizáveis: - O bloco “BOMBA” contém instruções para uma bomba, com um set de entradas e saídas exigidas para qualquer bomba usada no processo. - O bloco lógico responsável pelo controle específico das bombas chama (abre) o bloco “BOMBA” e fornece informações para identificar qual bomba irá ser controlada. - Quando o bloco completa a execução das instruções, o programa retorna ao bloco de chamada (por exemplo, o OB1), o qual conclui as instruções. Elaboração: Sérgio Corregio 102
  • 103. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 PROGRAMAÇÃO ESTRUTURADA O que é programação estruturada? A programação estruturada identifica tipos similares ou repetitivos de funções solicitadas pelo processo e fornece soluções genéricas que podem ser usadas por várias outras tarefas. Fornecendo informações específicas (em forma de parâmetros) para os blocos de instruções, o programa estruturado é capaz de usar de novo estes blocos genéricos. Podem considerar-se como exemplos destes blocos: - Blocos que contenham lógicas comuns para todos os motores AC no sistema do transportador; - Blocos que contenham lógicas comuns a todas as solenóides na máquina; - Blocos que contenham lógicas comuns a todos os acionamentos da máquina. Como é executado? O programa dentro do OB1 (ou outro bloco) chama estes blocos genéricos para a execução. Assim, dados e códigos considerados comuns podem ser compartilhados. Quais as vantagens e desvantagens? Ao invés de repetir estas instruções e então substituir os diferentes endereços para os específicos equipamentos, você pode escrever as instruções no bloco e ter um programa para passar os parâmetros (tais como endereços específicos de equipamentos ou dados) para o bloco. Isto permite a você escrever blocos genéricos que mais que um dispositivo ou processo possa usar. Quando usar uma programação estruturada, você tem que gerenciar os dados que são arquivados e utilizados pelo programa. Elaboração: Sérgio Corregio 103
  • 104. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 EXEMPLO DE UTILIZAÇÃO DA INSTRUÇÃO CALL – CHAMADA DE FUNÇÕES (Programação particionada) Elaboração: Sérgio Corregio 104
  • 105. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 PROGRAMA EXEMPLO – CHAMADA DE FUNÇÕES (CALL) Elaboração: Sérgio Corregio 105
  • 106. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 FUNÇÕES CHAMADAS FUNÇÃO FC1 Elaboração: Sérgio Corregio 106
  • 107. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 FUNÇÕES CHAMADAS FUNÇÃO FC2 Elaboração: Sérgio Corregio 107
  • 108. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 FUNÇÕES CHAMADAS FUNÇÃO FC3 FUNÇÕES CHAMADAS FUNÇÃO FC4 Elaboração: Sérgio Corregio 108
  • 109. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO PARQUE DE ESTACIONAMENTO Desenvolver uma aplicação para CLP Siemens para automação de um parque de estacionamento com capacidade para 20 veículos, conforme esquema a seguir. UTILIZAR A INSTRUÇÃO CALL PARA CHAMADAS DE FUNÇÕES. O parque possui uma via de entrada e outra de saída, ambas com barreiras automáticas, funcionando o sistema de acordo com as seguintes condições: • Depois de ligado o interruptor de comando (I1) geral deste sistema, pressionando-se o botão S1 da máquina de entrada (Min), esta fornece um bilhete e a barreira de entrada (barreira 1) abre; • A abertura da barreira de saída (barreira 2) ocorre quando um bilhete, com pagamento previamente feito, for aceito (S3=1) pela máquina de saída (Mout), colocada antes desta barreira; • O fechamento das barreiras só é possível após os carros ultrapassarem detectores (S2 e S4) colocados no solo, logo a seguir às mesmas. Essa disposição garante que os carros não sejam atingidos pelas barreiras no seu movimento de descida; • Quando a lotação do parque for atingida, acende um placar com a indicação “ESGOTADO” e é acionada uma lâmpada vermelha (SV), colocada junto à barreira de entrada. A máquina de entrada não fornece mais bilhetes e a barreira não abre. Após sair um veículo, essa lâmpada é desligada e apagada a indicação “ESGOTADO”. Se S1 for pressionado, a máquina Min fornece o bilhete e a barreira abre; • As barreiras possuem um fim de curso de fechamento e de abertura e são acionadas por motores elétricos. Elaboração: Sérgio Corregio 109
  • 110. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 CRIANDO BLOCOS DE DADOS (DB) Introdução A criação de um bloco DB obedece as mesmas regras para a criação de um bloco de programa, sendo que é utilizado o mesmo editor de programas (LAD/STL/FBD) para a edição. Criando um novo DB Utilize o mesmo método para criar o DB que foi utilizado para criar um bloco de programa (por exemplo, botão direito do mouse  Insert New Object  DB Block) Elaboração: Sérgio Corregio 110
  • 111. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Ao se iniciar a edição de um novo DB, o sistema, através de uma caixa de diálogo, solicitará a escolha do tipo de DB a ser criado (veja figura anterior). O tipo indicado (shared DB) significa que este bloco de dados é compartilhado, ou seja, pode ser acessado por todo e qualquer bloco do programa. Abrindo um DB existente Se o DB já foi editado anteriormente, utilize para acessa-lo o mesmo método que usou para acessar qualquer bloco de programa (por exemplo, um clique duplo sobre seu ícone). Para DBs existentes não aparece a caixa de seleção do tipo de DB, pois seu tipo já foi definido anteriormente. Editando um bloco de dados (DB) Utilizando o procedimento anterior, abra o DB criado à pouco. O bloco de dados (DB) é uma área da memória da CPU, orientada a Byte, disponível para armazenamento de dados. Apesar de orientada a bytes, esta área pode e deve ser definida pelo usuário livremente, já que não existe formato de dados pré-definidos para ela. A definição desta área visa facilitar a manipulação de dados no programa do usuário. Assim, se ele precisa definir bits (variáveis booleanas) para utilizar na sua lógica, declara a variável com BOOL. Se por outro lado, necessita de variáveis para cálculos, pode definir a variável como REAL. Endereço As variáveis contidas no DB são acessadas preferencialmente pelo seu nome simbólico. Apesar disto, todas possuem um endereço de sua localização dentro do bloco e permitem, caso necessário, que sejam acessadas por este endereço. Os endereços são do tipo BYTE.BIT, mesmo para as variáveis definidas como byte, word, dword, etc. Estes endereços são definidos automaticamente pelo sistema logo após a edição da variável (nome e tipo da variável). Nome É o nome simbólico alfanumérico da variável. Na maioria dos caso ela será acessada no programa por este nome simbólico. Tipo de dado É o tipo de dados da variável (individual). A definição do tipo deve levar em consideração a sua utilização dentro do programa. Exemplo: BOOL (booleana ou bit). Valor inicial Campo opcional onde se especifica o valor inicial da variável. O valor padrão para todos os tipos de variáveis é zero. Comentário Campo opcional para comentários / descrição das variáveis. Tipos de dados elementares para o Simatic S7 Formato Cada variável tem seu próprio formato, indicando o modo com o qual o programa irá acessá-lo. A estrutura dos bits e seu comprimento são definidos pela designação dos tipos de dados. É importante conhecer os vários tipos de dados, porque algumas instruções requerem tipos de dados específicos. Isto Elaboração: Sérgio Corregio 111
  • 112. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 é particularmente importante para instruções LAD/FBD, porque o editor confere os tipos de dados quando você endereça individualmente os elementos. Tipos de dados Os tipos de dados pertencem a uma das seguintes categorias: • Dados básicos ou elementares: estruturas de dados menores que 32 bits, que têm definições de acordo com a norma IEC 61131-3; • Dados complexos: estruturas ou campos que são maiores do que 32 bits; • Parâmetros: blocos de parâmetros usados para FBs ou FCs TIPO TAMANHO (EM BIT) EXEMPLO BOOL BYTE WORD 1 8 16 1 ou 0 16#A9 16#12AF DWORD CHAR STRING* S5TIME 32 8 >=16, 8* (Nº de caracteres) 16 16#ADAC1EF5 ‘W’ ‘ISTO É UMA STRING’ S5T#5s_200ms INT DINT REAL 16 32 32 123 65539 1.2 ou 34.5E-12 TIME DATE TIME_OF_DAY 32 16 32 T#2D_1H_3M_45S_12_MS D#2008-04-30 TOD#12:23:45.12 DATE_AND_TIME* 64 DT#2008-04-30:12.29.13 Acesso aos elementos de blocos de dados Abrir DB Antes que os dados de um bloco possam ser acessados é necessário que o DB seja aberto. Isto é feito através da instrução OPN DB (Open DB). Se outro bloco de dados global já estiver aberto, este será automaticamente fechado. O bloco de dados Instance, associado a um FB, é automaticamente aberto pelo sistema. Acesso ao DB A figura a seguir mostra como acessar os dados de um DB. As instruções utilizadas são as mesmas utilizadas com qualquer outro operando. Por exemplo: L DBB3 Ler o byte 3 do DB T DBW12 Transferir o conteúdo do acumulador para a palavra 12 do DB A DBX4.5 Fazer a lógica AND com o bit 5 do byte 4 do DB Pode-se também acessar os dados dentro de um DB através do chamado “caminho completo”. O caminho completo é: nome-do-db.dado Elaboração: Sérgio Corregio 112
  • 113. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Desse modo, na própria instrução é feita a abertura do DB e o acesso ao dado. Esta maneira de acesso é própria para evitar erros de programação e facilita a documentação. Elaboração: Sérgio Corregio 113
  • 114. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 114
  • 115. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 115
  • 116. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 116
  • 117. Programação Avançada CLP Siemens S7-300 Elaboração: Sérgio Corregio 117

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