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Tendências em Programação para Controladores Industriais
Fabio Piuma
Gerente de Produtos Novus Produtos Eletrônicos [email protected]
Controle em Saneamento
Estação de Tratamento de Água
• Controle da dosagem de produtos químicos
• Lavagem dos filtros
• Controle de vazão de água bruta
Como era antes o controle na indústriaLógica de controle com relés
1997
Modicon vendida para
Schneider Electronics
1975
Modicon
lança
284/384
História dos PLCs ~50 anos
Atualidade
1968
Invenção do PLC
Modicon lança 084
1977
Modicon vendida para Gould
Electronics
1979
Modbus protocol
Communication
1982
Manufacturing
Automation Protocol
(MAP)
1992
Profibus e
Ethernet
1993
DeviceNet
Profibus DP
1972
Modicon lança
184
1985
AllenBradley vendida para
Rockwell Automation
1986
Allen Bradley
lança PLC5
Allen Bradley lança
PLC2
1981
Allen Bradley
lança PLC3
1970 1980 1990 2000 2010 2020
1991
Allen Bradley
lança SLC500
1984
Modicon
lança 984
Laço PID
Allen Bradley lança
ControlLogix
1979
Siemens lança
Simatic S5
Feira Hannover
1975
Siemens lança
Simatic S3
2004
Allen Bradley lança
CompactLogix
2001
ProfiNet
2009
Siemens lança S7-
1200
2010
Allen Bradley lança
ControlLogix L70
2016
Allen Bradley lança
ControlLogix L80
1992
IEC 61131-3
1997
Siemens lança
Simatic PCS7
1994
Siemens lança
Simatic S7
Timeline dos PLCsPLCs Modicon
Modicon 184
Modicon 084
Schneider Modicon M340Schneider Modicon M241
Programador PortátilUnity Pro
Gould Modicon
984
Timeline dos PLCsPLCs Allen Bradley - Rockwell
A-B ControlLogix
Fonte: https://theautomization.com
PLC3
PLC2
6200
Programador
Portátil
RSLogix
Timeline dos PLCsPLCs Siemens AG
Fonte: https://theautomization.com
Programador PLC5
Siemens S3
Siemens S5
Siemens S7-1500
Siemens S7
Siemens Simatic PCS7
Siemens S7-1200
Evolução das Gerações de PLC
• Programação em Assembly
• Exigia conhecimento do hardware1ª Geração
• Programação em linguagem de nível médio
• Terminais de programação ou maletas para gravar a EPROM do PLC
• PLC com entrada de programação
• Permitia conexão a teclados ou programadores portáteis
• PLC com entrada para comunicação serial
• Programação e teste do programa com PC
2ª Geração
3ª Geração
4ª Geração
• PLC com padrão de protocolos de comunicação
• Interface com outros dispositivos e sistemas SCADA5ª Geração
Linguagens de Programação
IEC 61131-3Padronização das linguagens de programação de PLCs
Fonte: https://www.motioncontroltips.com
• Instruction List (IL)
• Structured Text (ST)
• Ladder Diagrams (LD)
• Functional Block Diagram (FBD)
• Sequential function Chart (SFC)
Players e Tecnologias Atuais
Fonte: https://theautomization.com
Mercado de PLC no Brasil
• 1992 : abertura do mercado brasileiro
• Década de 1990: Japão emerge como 2ª potência econômica. PLCs dos
tigres asiáticos começam a entrar no Brasil
• Década de 2000: PLCs compactos asiáticos começam a tomar mercado
dos controladores PID
• Década de 2010: China emerge como 2ª potência econômica. PLCs
compactos com IHM começar a se disseminar no Brasil
Redes Industriais
Armazenamento dos Dados - SCADASCADA
Fonte: https://etra.si
Integração com Sistemas de Gestão
Fonte: https://www.solids.de
Integração com Sistemas de Gestão
Fonte: https://www.sciencedirect.com
Gateways
Dados
“on
premises”
Comunicação entre camadas - Gateways
Linguagens de Alto NívelLinguagem que permite escrever código que independe da plataforma de
hardware
Fácil de ler, escrever e realizar manutenção – linguagem natural
Linguagem para Web (Internet x Intranet)
Server-side
Back-end Front-end
Uso Massivo da Ethernet na Indústria
• Comunicação rápida, confiável e flexível -> tempo real, diferentes tipos de dados
• Banda larga -> grandes pacotes de dados entre dispositivos
• Empilhamento de camadas de protocolo -> tunelamento dos protocolos
Previsão de esgotamento de endereços IPv4
Fonte: http://ipv6.br/
Protocolos Ethernet em Redes Industriais
Convergência IT e OTTecnologia da Informação e Tecnologia da Operação
Indústria 4.0
Fonte: https://www.automationworld.com
Pirâmide -> Pilar
Protocolos da Indústria 4.0
• Ampla Conectividade (Dispositivos e Sistemas)
• Fog ou Edge Computing
• BigData
• Analytics
• Machine Learning
Comportamento do Processo em Tempo Real
Gestão Preventiva e Preditiva
Internet das Coisas
• Necessidade de Integração M2M
• Rede de Sensores Wireless usando protocolos baseados em IP
• Sensores inteligentes
• Topologia Publisher/Subscriber
• Escalabilidade – arquitetura não precisa ser conhecida
• Interoperabilidade na pirâmide da automação industrial
• Dados em Nuvem
Características:
IIoTIndustrial Internet of Things
• MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)
• CoAP (Constrained Application Protocol)
• AMQP (Advanced Message Queuing Protocol)
• Websocket
• XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol)
• DDS (Data Distribution Service)
Protocolos da dados para IoTTecnologias de Enlace
IIoTIndustrial Internet of Things
• Dados “On Premises” x “Cloud” (SaaS)
• Cultura das empresas
• Políticas de TI e Segurança de Dados
• Comunicação Criptografada
Dados do Processo
Banco de Dados do ProcessoDesafios de Telemetria
SCADA
MES (Manufacting Execution
System)
ERP
Sistemas Proprietários
Armazenamento em
Nuvem
NOVUS no MundoNOVUS é uma empresa global
Escritórios
NOVUS Automation – Miami
NOVUS Brasil – Porto Alegre
NOVUS Argentina – Buenos Aires
NOVUS França – Lyon
Distribuidores internacionais
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novusautomation
@novusautomation
Novus Automation
Novus Automation
Principais Certificações
Controle e Indicação de Processos
Unidades de Negócio
Sensores, Condicionadores e Transmissores
Aquisição e Comunicação de Dados
Software Interface
Desde 1983
De Olho no Mundo
• 1983: Fundação da NOVUS
• 1993: 1ª participação na Feira de Hannover
• 2019: 20ª participação na Feira de Hannover
Hannover 2005 Hannover 2009 Hannover 2012 Hannover 2018Hannover 1996
Histórico dos Controladores NOVUS
uCPMCTCTL CP4L
N1100 N2000N1020
N480
N3000N1200
N2020
N1040
N1030
XLe
XL4
XL6
N1000
Módulos de I/O e Gateways da NOVUS
DigiGate ProfibusDigiRail VA
DigiRail 2A DigiRail 2R DigiRail 4C
AirGate Modbus
FieldLogger
DigiRail Connect
(Indústria 4.0 e IoT)
Advento do Mundo Maker• Software Livre
• Conhecimento e recursos compartilhado
• “Power to the People” – movimento Maker
• Cultura DIY (Do it yourself)
• Mais de 150 feiras Makers no mundo desde 2006
• “Hardware Livre”
Placas CPU emergentes para IoTSOM – System on Module para Hobistas e Makers
Arduino Uno Raspberry Pi 3Raspberry Pi 2
Raspberry PiArduino Mega
BeagleBone CubieBoard
NodeMCU
Banana Pi
Disseminação dos SOMRobótica no Jardim e nas Escolas Projetos e Trabalhos de Conclusão nas Universidades
Força do Arduino
• Grande comunidade de hobbystas e makers
• Bibliotecas prontas e testadas (GitHub)
• Ambiente de programação (IDE) fácil de usar
• Extenso número de processadores compatíveis
• Fácil adoção (escolas, universidades, makers, etc)
Ameaça?
Arduino na Indústria
Fonte: https://www.paulfurley.com https://www.instructables.com
DigiRail NXprog
• Módulo de I/O programável
• Mix I/O ou Multi I/O (EA, ED, AS, SD)
• RS485 (Modbus RTU)
• Ethernet (Modbus TCP)
• Programação IDE Arduino
• Robusto para uso industrial - CE
• Futuros protocolos da Indústria 4.0 e IoT
• Futura programação em IEC 61131-3
Linguagens de Programação para Arduino
• C / C++
• Java
• Phyton
• IEC 61131-3 (openPLC)
Programação em Alto Nível
Algoritmos complexos
• Recursividade
• Cálculos Estatísticos
• Lógicas PID / Fuzzy
• Implementação de Máquina de Estados
Futuro?
• Linguagens de alto nível (PLCs, I/Os, Controladores de Processo)
• Conectividade TCP/IP
• Protocolo padronizado
Novidades?
A NOVUS está atenta às tendências e
trabalhando forte para disponibilizar produtos
no estado da arte para a Indústria 4.0 e IIoT
Referências Bibliográficas
https://www.automationmag.com
http://info.eecoonline.com
http://www.plcdev.com
https://theautomization.com
https://www.classicautomation.com
http://www.controlengeurope.com
https://www.cnsiemensplc.com
http://automationprimer.com
https://pt.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_program%C3%A1vel
https://www.webopedia.com
https://www.avalan.com
http://www.ethercat.org
https://medium.com
https://www.bbvaopenmind.com
Perguntas
Fabio Piuma ([email protected])
V Simpósio ISA São Paulo
de Automação em Saneamento19 de março de 2019 – São Paulo / SP