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Julio Cesar Guimarães, Especialista

Linguagens de Programação de Controladores Lógicos Programáveis (CLP´s)

e Redes Industriais de Comunicação

Universidade Estadual de Londrina

IV Semana de Engenharia Elétrica

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Sumário Linguagens de programação de CLP´s

– Normalização– Linguagens gráficas– Linguagens textuais

Redes de industriais de comunicação– Protocolos de comunicação– Topologias industriais– Aplicações

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Linguagens - Motivação O CLP´s (controladores lógicos programáveis) são o “núcleo”

de um sistema de automação industrial; Há uma tendência em padronizar as linguagens; Os fabricantes têm interesse que seus clientes possam

“entender” os recursos disponibilizados nos produtos; Muitas linguagens podem confundir os programadores; Facilitar a interpretação de diagramas e/ou textos de

programação.

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IEC 61131-3 – norma para programação

É o primeiro esforço real para a padronização das linguagens de programação de CLP´s

Resultado de sete empresas internacionais, somando dezenas de anos em experiência em automação industrial

Busca a especificação da sintaxe e semântica de uma suíte unificada de linguagens de programação

São definidas quatro linguagens de programação: duas textuais e duas gráficas

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Com o intuito de facilitar o entendimento a norma é dividida em:

IEC 61131-3: a norma para programação

Elementos Comuns

Linguagens de Programação

Norma IEC 61131-3

Elementos Comuns

Linguagens de Programação

Elementos Comuns

Linguagens de Programação

Elementos Comuns

Linguagens de Programação

Norma IEC 61131-3

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Elemento Comuns

Tipos de dados Variáveis Configuração, recursos e tarefas Unidades de organização de programas Seqüenciamento gráfico de funções

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Elementos Comuns

Tipos de dados: booleanos, inteiros, reais, byte, word, date, time_of_day e string

Variáveis: são associadas somente para endereços explícitos de hardware (entradas e saídas) nas configurações, recursos e programas. O escopo das variáveis é normalmente limitado à unidade de organização nas quais elas são declaradas (escopo local). Se as variáveis tiverem escopo global, então devem ser declaradas como tal (VAR_GLOBAL).

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Configuração, recursos e tarefas: para melhor entendimento, vamos observar o modelo de software, como definido pela norma:

No nível mais alto, o software deve resolver um problema particular de controle que pode ser formulado como uma configuração.

Access path

Executioncontrol path

FBTask

Program Program

FB FB

Task

Program

Task

Program

FB FB

Task

Resource Resource

Configuration

FunctionBlock

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A configuração é específica para um sistema de controle particular, incluindo a disposição do hardware, recursos de processamento, endereçamento de memória para I/O e demais capacidades do sistema. Dentro da configuração pode-se definir um ou mais recursos.

Pode-se entender um recurso como elemento com capacidade de processamento dos programas IEC.

Dentro de um recurso, uma ou mais “tarefas” (tasks) podem ser definidas. As tarefas controlam a execução de um conjunto de programas ou blocos funcionais (ex: uma mudança de estado de uma variável)

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Programa: consiste de uma rede de funções (Functions) e blocos funcionais (Function Blocks), os quais são capazes de trocar dados. Funções e blocos funcionais são os blocos básicos de construção, contendo uma estrutura de dados e um algoritmo.

Na IEC 61131-3 os programas, blocos funcionais e funções são chamadas de Unidades de Organização de Programas (POUs).

A norma também definiu funções padrões e funções definidas pelo usuário. Funções padrões são, por exemplo, ADD(ition), ABS (absolute), SQRT, SINus e COSinus. Funções definidas pelo usuário podem ser usadas inúmeras vezes na mesma rotina.

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Linguagens de Programação Normalizadas Textuais - ST - structured text (texto estruturado)

- IL - instruction list (lista de instruções)

Gráficas - LD - ladder diagram (diagrama de contatos)

- FBD - function diagram blocks (diagrama de blocos de funções)

Método SFC (sequential function chart) ou Grafcet

Alguns fabricantes disponibilizam seus CLP´s com recursos de programação em gafcet.

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Linguagem de alto nível, muito poderosa, com raízes Ada, Pascal e C Contém todos os elementos essenciais de uma linguagem moderna, incluindo estruturas

condicionais (IF-THEN-ELSE e CASE OF) e iterações (FOR, WHILE e REPEAT) Exemplo:

I:=2 WHILE J<5 DO

Z:= F(I+J); END_WHILE

IF B_1 THEN %QW100:= INT_TO_BCD(Display)

ENDIF

CASE TW OF 1,5: TEMP := TEMP_1; 2: TEMP := 40; 4: TEMP := FTMP(TEMP_2);

ELSE TEMP := 0; B_ERROR :=1;

END_CASE

Linguagem ST (Structured Text) – Texto Estruturado

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Linguagem ST (Structured Text) – Texto Estruturado

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Linguagem IL (Instruction List) - Lista de Instrução

De origem européia Semelhante ao Assembler

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Linguagem LD (Ladder Diagram) – Diagrama de Relês

Originou nos EUA Baseada na representação gráfica da lógica de relês

Exemplo:

Circuito biestável para relês Circuito biestável para ladder

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Linguagem FBD (Function Diagram Blocks) - Diagrama de blocos de funções

Muito usada na indústria de processos.

Expressa o comportamento de funções, blocos funcionais e programas como um conjunto de blocos gráficos interligados, como nos diagramas de circuitos eletrônicos.

Se parece com um sistema em termos do fluxo de sinais entre elementos

de processamento.

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Linguagem FBD (Function Diagram Blocks) - Diagrama de blocos de funções

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Linguagem Grafcet ou SFC (Sequential Function Chart)

Descreve graficamente o comportamento seqüencial de um programa de controle.

É derivado das redes de Petri e da norma IEC 848 Grafcet. Consiste de “passos”, interligados com blocos de “ações” e “transições”. Cada passo representa um estado particular do sistema que está sendo controlado.

Step 1 N FILL

Step 3

Step 2 S Empty

Transition 1

Transition 2

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Estrutura a organização interna do programa e ajuda a decompor o problema de controle em partes gerenciáveis, enquanto mantém a sua visão geral.

0

1

2

3

PASSO INICIAL

Início da sequència

Fim da alimentação A

Fim da alimentação B

Fim do tempo de mistura

Produto A

Produto B

Mistura T = 3

AÇÃO

TRANSIÇÃO

ETAPA / PASSO

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Exemplo: