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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

1. 22 Tabela 3 3 Dados do transmissor de press o eee 23 viii RESUMO Neste trabalho o monitoramento de um sistema de bombeamento de l quidos controlados se d por meio de uma rede de telemetria que faz a comunica o entre os equipamentos de campo e o controlador l gico program vel CLP integrado a um sistema supervis rio A planta consiste em tr s bacias que recebem l quidos controlados provenientes de um processo industrial ou de precipita o pluviom trica que carregam os mesmos e tamb m de bombas medidores de n vel medidores de vaz o e atuadores el tricos acoplados a v lvulas O sistema de telemetria utilizado por se tratar de situa es onde dif cil o acesso para manuten o da rede de transmiss o de dados e comandos Um sistema de intertravamento de partida da bomba implementado no CLP para dar uma maior seguran a ao processo e evitar erros de opera o Utiliza se um sistema supervis rio para facilitar a opera o disponibilizando leituras das vari veis de campo anima es representando o andamento do processo al m de alarmes de falhas de equipamentos e de desconformidades Palavras Chaves CLP Ladder Supervis rio Telemetria e bombeamento 1X ABSTRACT In this work the monitoring of the controlled liquids pumping system is done by a telemetry network that makes the communication between field equipments and the programmable log
2. DEFEITOS DA V LVULA VA_FINOS_LIGA VALVULA ACIONA BOMBA PARTIDA lt Local 3 0 Data 1 gt lt Local 2 1 Data 3 gt TO Timer On Delay Timer FALHA_VA Preset 5000 Accum 0 FALHA NA PARTIDA PARTIDA VALVULA FALHA_VA DN FINOS_FALHAEQUIP 0 Aciona funcionando FINOS LIGA BA FINOS estados 0 lt Local 3 0 Data 1 gt TO 1 44 Timer Delay Timer FALHA_VA_DESL Preset 30000 Accum 0 13 14 15 16 17 18 19 20 FALHA VA DESL DN Rearme REARME ACIONAMENTO V LVULA Liga Desliga VA FINOS comandos 0 VA FINOS comandos 1 Aciona VA FINOS LIGA lt Local 3 O Data 1 gt VALVULA ACIONA BOMBA lt Local 2 l Data 3 gt ESTADOS BOMBA Te ATA AeA Te ATA ATA EA CATA FUNCIONADO FUNC_BA_FINOS lt Local 2 1 Data 0 gt FALHA NA BOMBA FINOS_FALHAEQUIP 1 FALHA NA BOMBA FINOS_FALHAEQUIP 1 DEFEITOS DA BOMBA PARTIDA NA BOMBA DA BACIA DE FINOS BA_FINOS_LIGA lt Local 3 0 Data 0 gt FUNCIONADO FUNC_BA_FINOS lt Local 2 1 Data 0 gt deeper TE ATA AER TET EAE titre Pronto para ligar Finos VA FINOS estados 2 gt gt gt AER TERT AER TERT AAT giten 60 FALHA DESLIGAR VALVULA FINOS FALHAEQUIP 2 LR Clear Dest FINOS FALHAEQUIP 0 Alarme Nivel baixo INTRUMENTOS 13 Aciona VA_FINOS_LIGA lt Local 3 0 Data 1 gt LIGA BA FINOS comandos 0
3. 27 3 2 2 Configura o do Controlador CompactLogix 3225E 30 3 2 3 Programa o do Controlador CompactLogix 3225E 32 9 2 5 1 Monitoramento do Nivel ias 32 3 2 3 2 Acionamento da V lvula Controladora de Bomba 34 3 2 3 3 Bomba da Bacia de 5 35 32 92242 HOrOMEIrO SL oe eite et een EE 35 3 2 3 5 Transdutor de 36 5222926 5C haye de EIuXO x rA ERR 37 312 37 Telemetri 37 3 3 Sistema de Telemetrid bete dec 38 3 4 sistema 5UupetYISOELO Is 40 3 4 Tags 0 Tap data DUC ndo a 40 3 4 2 Criando Displays 42 34 2 1 Criando BOL ES sie oe ties I 43 SUIA 22 Display NUME CO i e Mais de ab lie a a 44 DIS nun au OA 45 3 4 2 4 Entrada 46 3 4 3 Criando 47 3 4 3 1 Visibilidade u u sa 47 S 48 34 33 Preenchimento eH iss atus 48 IV CONCLUS O iene E 49 V REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS eee 50 ANEXO A
4. emb emb emb l CPS On m co I mej 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Alm Tag X N ALTO x x x x x x x x 64 ANEXO C TAGS UTILIZADAS NO RSVIEW32 mono ALR_N_BAIXA mono ALR_N_ OVER mono ALR_N_ UNDER mono ALR_P_ALTA mono ALR_P_BAIXA mono ALR_P_OVER mono ALR_P_UNDER mono ALR_VAZ TUB mono BOMBA_DEFEITO mono BOMBA_FUNCIONANDO mono BOMBA_PPP mono CH_FLUXO mono EMERGENCIA SUPERV mono FALHA_DESL_VAL mono FALHA_PART_BOMBA PART VAL monolFALTA DE LINK monoiHOROMETRO mono TFINOS monotPT FINOS mono rearme mono RESET_HOROMETRO mono SET_LAH mono SET_LAL mono SET_PAH mono SET_PAL mono VAL_DESLIGA mono AL_LIGA monoWALVULA DEFEITO monoWALVULA FUNCINANDO monoWALVULA PPL Type Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Digital Analog Analog Analog Digital Digital Analog Analog Analog Analog Digital Digital Digital Digital Digital Description Alarme de Nivel Alto Alarme de N vel baixo Alarme de N vel acima da escala Alarme de n vel abaixo da escala Alarme Press o Alta Alarme Press o Baixa Alarme de Press o acima da escala Alarme de Press o abaixo da escala Alarme de vazamento da tubula o Bomba com defeito Bomba funcionando Bomba pronta para partir Tag auxiliar para anima o no supervis
5. Gera ASS N S ASS hu Sh u u ua 3 1 1 2 Objetivos ua uu aiii 3 1 3 Metodologia 4 II REVIS O BIBLIOGR FICA sms 5 2 1 Controlador L gico Program vel CLP 5 2 1 1 Arquitetura B sica de um CLP apa 5 6 21 54 Redes de COMUNICA O usss pipa a 8 2 2 Linguagem NAE da E mansa 8 2 2 T Corrente L gica Ficticia ss casi cd 9 2 re iaa o 10 2 2 3 TemporlZa ores cce esi de CY ERAS REY ARS 11 2 2 E Contadores Simples iet vq OR EU QUO 11 2 2 5 Instru es de 12 2 2 6 Instru es de Compara o ipa 12 2 29 Sistema SUpervISOPLO uu a anush latus Sia ues e ae dan ut Pere Ud Ege 13 2 4 Telemetrta nb gua datu reset ea ad ud 15 III DESENVOLVIMENTO tut tide ei tese at edente 17 3 1 Atuadores e Sensores Utilizados ion bentes ode 19 SI d Sensor pai aaa da us i eR fus 19 Soke TANS CUO de Pressao ua n n RA 22 Sloe Chave de FIXO ss ed 24 3 1 4 V lvula Controladora de Bomba 25 3 2 Programa o do Controlador a esse pa ads 27 3 2 1 Caracter sticas do Controlador CompactLogix 5332E
6. 27 Figura 3 8 Esquema el trico do m dulo de entrada discreto a e do m dulo de sa da discreto b ener enne nns 29 Figura 3 9 Esquema el trico do m dulo de entrada anal gico 30 Figura 3 10 Criando um novo projeto a Configurando m dulos de entradas e saidas blindada 31 Figura 3 11 Principais tipos de dados 32 Figura 3 12 Exemplo de uma rede de telemetria com 2 transceptores 38 Figura 3 13 Interliga o dos m dulos de entrada sa da do sistema de telemetria com dispositivos eXtern0osS ala TALIS aa RE STRE TUR 39 Figura 3 14 Configura o de tags anal gicas eee 41 Figura 3 15 Configura o de tags digitais iii 42 Figura 3 16 Tela geral do sistema superviISs rio 42 Figura 3 17 Configura o de 44 Figura 3 18 a Configura o de displays num ricos b configura o das entradas NUM T E e m E 45 Figura 3 19 Diagrama de blocos simplificado de um CLP 46 Figura 3 20 Configura o da anima o da bomba 48 vii LISTA DE QUADROS Tabela 3 1 Dados construtivos aproximados da bacia de finos 21 Tabela 3 2 Dados do sensor
7. Objetivo 1 1 1 Objetivo Geral Desenvolver um sistema de monitoramento do bombeamento de l quidos controlados entre bacias distantes 1 1 2 Objetivos Espec ficos Estudo dos diferentes sistemas de monitoramento de bombeamento existentes Levantamento de material sobre os principais sensores e atuadores que atendem a necessidade do projeto Pesquisa das CPU s cart es de entrada e sa da e fontes para o controlador Compact Logix Estudo de t cnicas de programa o intertravamento e comunica o com o supervis rio utilizando o software RSLogix5000 Confec o das telas e anima es e endere amento de dados entradas sa das e alarmes no sistema supervis rio 1 3 Metodologia Adotada Foram necess rias pesquisas e estudos sobre a arquitetura do CLP Compact Logix Rockwell Automation uma revis o e aprofundamento no software de programa o do CLP RSLogix 5000 Rockwell Software e no software de supervis o RSView32 Rockwell Software para posteriormente aplic los na formula o intertravamentos compara es controles comunica es aquisi o de dados e visualiza o Sendo este um trabalho multidisciplinar fez se necess ria uma pesquisa sobre perda de carga e rendimento de sistemas de bombeamento e normas que regem o controle de l quidos radioativos para melhor entendimento do processo e detec o de falhas para melhoria do mesmo Para a utiliza o de um si
8. TAGS UTILIZADAS RSLOGIX5000 55 ANEXO B PROGRAMA O EM LADDER nener 58 ANEXO C TAGS UTILIZADAS NO RSVIEW32 64 vi LISTA DE FIGURAS Figura 2 1 Diagrama de blocos simplificado de um 7 Figura 2 2 Exemplo de instru es em linguagem LADDER 9 Figura 2 3 Sentido da corrente fict cia ta 10 Figura 2 4 Utiliza o de instru es de Bit 10 Figura 2 5 Utiliza o de temporizadores 1 eee 11 Figura 2 6 Utiliza o de Contatores 12 Figura 2 7 Instru o de Movimenta o 12 Figura 2 8 Instru es de Compara ao 13 Figura 3 1 Atual sistema de drenagem 43 1 17 Figura 3 2 Vista A rea da planta da INB eta si 19 Figura 3 3 Sensor Transmissor Ultras nico a 20 Figura 3 4 Sensor Transmissor de press o piezo resistivo 23 Figura 3 5 a Distancias m nimas recomendadas b Fixa o da palheta na haste oae eate A A eR efe 25 Figura 3 6 Esquema funcional da V lvula controladora de 26 Figura 3 7 CPU L32E da fam lia CompactLogix3225El
9. funcionando BA FINOS estados 0 equipamento com defeito BA FINOS estados 1 Pronto para partir BA FINOS estados 2 TO Timer On Delay Timer FALHA BA Preset 5000 Accum 0 24 25 26 27 61 FALHA BOMBA FALHA_BA DN FINOS_FALHAEQUIP 1 L Gc EATER TETRA ER TERR AEREA CREA ACIONAMENTO BOMBA itttttert tete treten PARTIDA NA BOMBA DA BACIA DE FINOS LIGA Pronto para partir BA FINOS LIGA FINOS comandos 0O FINOS estados2 Emergencia SUPERVISORIO lt Local 3 0 Data 0 gt To o HOR METRO BOMBA FINOS dte COGOR UE funcionando BA FINOS estados 0 FINOS SEGUNDOS DN RT Retentive Timer On EN Timer BA_FINOS_SEGUNDOS DN Preset 60000 Accum 0 BA_FINOS_SEGUNDOS DN T Count Up Counter BA_FINOS_MINUTOS DN Preset 60 Accum 0 BA_FINOS_MINUTOS DN Count Up CU Counter BA_FINOS_HORA DN Preset 999999 Accum 0 BA_FINOS_SEGUNDOS DN BA_FINOS_SEGUNDOS RES RESET_HOROMETRO BA_FINOS_MINUTOS DN BA_FINOS_MINUTOS RESET_HOROMETRO BA_FINOS_HORA DN BA_FINOS_HORA RES RESET_HOROMETRO 29 30 31 32 33 Pres o Finos Local 1 1 ChOUnderRange Press o Finos Local 1 1 Ch0OverRange Pres o Finos Local 1 1 Ch0UnderRange I 62 Source BA FINOS HORA ACC 0 Dest HORAS BOMBA FINOS 0 tte temere TRANSMISSOR DE PRESS O DA BA
10. o de uma tela de tend ncias para facilitar an lise das vari veis anal gicas 50 V REFER NCIAS BIBLIOGR FICAS BARCELLOS F P Sistema Did tico para Controle de N vel Temperatura 2005 95p Monografia Trabalho final de curso de Automa o Industrial Centro Federal de Educa o Tecnol gica de Pelotas Pelotas 2005 ESTEVES M RODRIGUEZ J A V MACIEL M Sistema de Intertravamento de Seguran a 2003 106p Monografia Trabalho final de curso de Engenharia El trica Eletr nica Associa o Educacional Bom Bosco Resende 2003 GEORGINI M Automa o Aplicada Descri o e Implementa o de Sistemas Seq enciais com PLC s 3 Edi o S o Paulo Editora rica 2000 228p GOOGLE EARTH 2006 Dispon vel em lt http earth google com intl pt gt Acesso em 01 07 2007 INB Ind strias Nucleares do Brasil Cat logo de dados construtivos da Bacia de Finos 2007 JESUS Carlos Eduardo Amperes Automation Cubat o 2002 Dispon vel em www amperesautomation hpg ig com br indexO html Acesso em 20 05 2007 JURIZATO L A PEREIRA P S R Sistemas Supervis rios Nova Odessa 2003 10p MAGNETROL Echotel amp Model 338 Non Contact Ultrasonic Two Wire Transmitter for Level Volume or Open Channel Flow 2005 Dispon vel em lt www magnetrol com v2 pdf MII 51 139 pdf gt Acesso em 01 08 2007 51 MORAES C C de CASTRUCCI P de Engenharia de Automa o Indu
11. 30 Source B EQU SAIDA2 Equal Source VARIAVEL pe 30 Source B GRT SAIDA3 Greater Than 428 Source VARIAVEL pe 30 Source B Figura 2 8 Instru es de Compara o 2 3 Sistema Supervis rio Os sistemas supervis rios permitem que sejam monitoradas e rastreadas informac es de um processo executado em uma planta industrial atrav s da visualizac o de vari veis da planta que est sendo automatizada bem como das a es tomadas pelo sistema de automa o Tais informa es s o coletadas atrav s de equipamentos de aquisi o de dados sensores por exemplo e em seguida manipuladas analisadas armazenadas e posteriormente apresentadas ao usu rio Outra importante caracter stica de sistemas supervisores o reconhecimento de prov veis falhas em componentes da planta antes que as mesmas ocorram efetivamente e a verifica o das condi es de alarmes identificando 14 quando um valor da vari vel ultrapassa uma faixa pr estabelecida Estes sistemas tamb m s o chamados de SCADA Supervisory Control and Data Aquisition Systems Segundo OGATA 1993 o software supervis rio visto como o conjunto de programas gerados e configurado no software b sico de supervis o implementando as estrat gias de controle e supervis o com telas gr ficas de interfaceamento homem m quina que facilitam a visualiza o do contexto atual a aquisi o e tratamento de dado
12. FALHA VA DN MainProgram MainRourine 1 1 XIC FALHA VA DESL TIMER MainProgram FALHA DESL MainProgram MainRoutine 12 TON FALHA V4 DESL DN MainProgram MainRoutine 13 XIC FALTA DE LINK 0 BOOL MainProgram FALTA DE LINK DO SISTEMA DE TELEMETRIA AliasFor Local 2 ILData 4 C Base Tag Local 2 IData 4 C FALTA DE LINK MainProgram MainRoutine 39 XIO FALTA DE LINK AUX 0 BOOL MainProgram AUXILIAR PARA SUPERVIS RIO FALTA DE LINK AUX MainProgram MainRoutine 39 OTE 3 FINOS FALHAEQUIP 0 INT Monografia rodrigo FINOS FALHAEQUIP MainProgram MainRoutine 14 CLR FINOS FALHAEQUIP 0 MainProgram MainRoutine 11 8 XIC 9 XIO FINOS FALHAEQUIP Continued FINOS FALHAEQUIP 1 MainProgram MainRoutine 21 OTL 18 X1C 19 XIO FINOS FALHAEQUIP 2 MainProgram MainRoutine 13 OTE MANTO FUNC BA FINOS 0 BOOL FUNCIONADO AliasFor Local 2 1 Data 0 C Base Tag Local 2 I Data 0 C FUNC_BA_FINOS MainProgram MainRoutine 17 XIC 20 XTO 36 XTC HORAS BOMBA FINOS DINT HORAS BOMBA FINOS MainRoutine 29 MOV INTRUMENTOS 0 INT INTRUMENTOS 0 MainProgram MainRoutine 31 OTL INIRUMENTOS 1 MainProgram MainRoutine 30 OTL INTRUMENTOS 10 MainProgram MainRoutine 1 OTE INIRUMENTOS 11 MainProgram MainRoutine 0 OTE INTRUMENTOS 12 MainProgram MainRoutine 5 OTE INIRUMENTOS 13 MainProgram MainRoutine 6 OTE 15 XIO INIRUMENTOS 2 MainProgram MainRoutine 34 OTE
13. INTRUMENTOS 3 MainProgram MainRoutine 35 OTE INTRUMENTOS 4 MainProgram MainRoutine 37 OTE Local 1 1 AB 1769_IF8 L0 Local 1 1 Ch0OverRange MainProgram MainRoutine 31 XIC 32 XIO Local 1 1 Ch0UnderRange MainProgram MainRoutine 30 XIC 32010 Local 1 1 Ch1OverRange MainProgram MainRoutine 1 XIC MATO Local 1 1 Ch1UnderRange MainProgram MainRoutine 0 XIC 2 XIO NIVEL FINOS 0 INT Entrada AliasFor Local 1 L Ch1Data C Base Tag Local 1 L Ch1Data C NIVEL FINOS MainProgram MainRoutine 2 MOV Nivel_finos AUX DINT Nivel finos AUX MainProgram 00MOV 1 MOV 2 MOV 3 CPT Nivel finos LAH 0 INT Alame nivel alto Nivel finos LAH MainProgram MainRoutine 5 GRT Nivel finos LAL 0 DINT Alarme nivel baixo Nivel finos MainProgram MainRoutine 6 LES Nivel finos superv 0 0 REAL Supervis rio Nivel finos superv MainProgram MainRoutine 4 CPT 5 GRT 6 LES PRESSAO FINOS 20000 INT Entrada AliasFor Local 1 1Ch0Data C Base Tag Local 1 1 Ch0Data C PRESS O FINOS MainProgram MainRoutine 32 MOV Pressao finos AUX 0 DINT Pressao finos AUX MainProgram MainRoutine 30 MOV 31 MOV 32 MOV 33 CPT Pressao finos PAH 0 DINT Alarme de press o alta Pressao finos MainProgram MainRoutine 34 GRT Pressao finos PAL 0 DINT Alarme de press o baixa Pressao finos PAL MainProgram MainRoutine 33 LES 56 MainProgram MainProgram Monografia r
14. hidrost ticos b ias magnetoresistivas e ultrass nicos sendo o ultimo escolhido por n o possuir nenhuma parte 20 em contato com o processo Os sensores ultrass nicos operam emitindo recebendo ondas sonoras em alta freq ncia frequ ncia geralmente em 200kHz acima da que percebida pelo ouvido humano Model 338 _ Maximum range 20 6 m Figura 3 3 Sensor Transmissor Ultras nico FONTE MAGNETROL 2005 O sensor ultras nico estudado do tipo difuso isto ele emite um sinal ultras nico e aguarda pelo eco Quando um objeto entra na zona detect vel ocorre um eco que percebido pelo sensor Levando em considera o o tempo gasto pela onda sonora para concluir o trajeto de ida e volta consegue se determinar a dist ncia da superf cie do fluido ao sensor d Possuindo a dist ncia entre o piso do reservat rio bacia e o sensor H encontra se o n vel do l quido h atrav s da f rmula abaixo h H d 3 1 Os sensores ultrass nicos possuem uma zona cega localizada na face de detec o O tamanho da zona cega depende da fregii ncia do transdutor e objetos localizados dentro de um ponto cego podem n o ser 21 confiavelmente detectados Por este motivo o sensor vai estar a uma distancia d suficiente para na situa o da bacia estar quase cheia n o ocorrer um erro de leitura Para encontrar o volume em fun o do n vel h s o necess rios dados construtivos do
15. 1n061 en p pdf gt Acesso em 01 08 2007 ROCKWELL AUTOMATION Compact Expansion Power Supplies 2000b Dispon vel em lt http literature rockwellautomation com ide groups literature documents in 1769 in028_ en p pdf gt Acesso em 01 08 2007 ROCKWELL AUTOMATION Compact I O 1769 IF8 Analog Input Module 2005a Dispon vel em lt http literature rockwellautomation com idc groups literature documents in 1769 in067_ en p pdf gt Acesso em 01 08 2007 ROCKWELL AUTOMATION Installation Instructions 1769 L32E 1769 L35E CompactLogix Controller 2007a Dispon vel em lt http literature rockwellautomation com idc groups literature document s in 1769 in020_ en p pdf gt Acesso em 01 08 2007 ROCKWELL AUTOMATION Logix5000 Controllers Procedures 2007b Disponivel em lt www literature rockwellautomation com idc groups literature documents pm 1756 pm001_ en p pdf gt Acesso em 01 08 2007 ROCKWELL AUTOMATION Logix5000 Controllers General Instructions 2007c Disponivel em lt http literature rockwellautomation com idc groups literature document s rm 1756 rm003_ en p pdf gt Acesso em 01 08 2007 ROCKWELL AUTOMATION RSView32 User s Guide 20050 Dispon vel em lt http literature rockwellautomation com idc groups literature documents um vw32 um001_ en e pdf gt Acesso em 01 08 2007 53 SAINT GOBAIN V lvulas de controle s rie E2001 2001 Dispon vel em lt www saint g
16. bacia de finos EE Minimum 0 0 Scale 1 e 002 Units x Next Maximum 33 33 Offset 0 0 Data Type Floating Point Data Source Device C Memory Help Node Name BRITAGEM gl New Figura 3 14 Configura o de tags anal gicas No caso de um tag digital o procedimento parecido Declara o nome do tag seleciona a restri o faz uma descri o do tag faz uma descri o de at 20 caracteres do estado off e do estado on o n que ela pertence e o endere o dela no n A Figura 3 15 mostra se a configura o da chave de fluxo Podem se associar alarmes tanto nos tags anal gicos ou nos digitais Ao executar o programa o RSView32 varre os valores dos tags no tag database e os compara com o limite estabelecido para os tags Se um valor ultrapassar o limite um alarme ser disparado Outras caracter sticas da fun o alarme ser o visto em t picos posteriores 42 Security Close Description auxillar para anima o no supervis rio Prey Off Label SEM FLUXO On Label COM FLUXO Next Data Source Type Device Memory Help Node Name BRITAGEM E Address ChFluso finos superv S E Figura 3 15 Configura o de tags digitais 3 4 2 Criando Displays Gr ficos Uma tela deve representar o processo como se o operador estivesse realmente em todos os setores da planta Al m do processo as telas t m que
17. de entrada e sa da possui uma identifica o nica na rede inexistindo assim a possibilidade de uma informa o ir para outro transceptor se houvesse mais de 2 ler uma entrada ou acionar uma sa da errada Esta identifica o gravada em uma mem ria n o vol til existente em cada m dulo permitindo que a identifica o aconte a imediatamente ap s cada um deles ser energizado Normalmente essa identifica o vem gravada de f brica ou seja informado ao fabricante log stica da rede de telemetria e o mesmo personaliza o sistema para melhor atender Por m o fabricante tamb m disponibiliza ao cliente um software de configura o de rede para o mesmo implementar melhorias e modifica es no seu sistema Cada m dulo de r dio freq ncia possui um rel normalmente fechado de falta de link para sinaliza o no CLP ou seja enquanto os 39 dois transceptores estiverem se enxergando a entrada do CLP estar acionada A fonte a alimenta o fornece 24Vcc as m dulos de entrada e sa da e ao m dulo de r dio frequ ncia Cada m dulo de entrada possui 2 entradas digitais 110Vca 1 anal gica de 4 20mA e uma porta de comunica o serial RS 485 Os m dulos de sa das possuem 2 rel s 3A 250Vca 1 sa da anal gica 4 20mA e uma porta de comunica o serial RS 485 Dispositivo Externo Dispositivo com entrada 4 20 mA M dulo de Saida M dulo de Entrada Figura 3 13 Int
18. et al 2001 2 2 Linguagem LADDER Mesmo tendo sido a primeira linguagem destinada especificamente programa o de CLPs a Linguagem Ladder mant m se ainda como a mais utilizada estando presente praticamente em todos os CLPs dispon veis no mercado Por ser uma linguagem gr fica baseada em s mbolos semelhantes aos encontrados nos esquemas el tricos contatos e bobinas as poss veis diferen as existentes entre os fabricantes de CLPs quanto representa o das instru es s o facilmente assimiladas pelos usu rios GEORGINI 2000 ENTRADA1 ENTRADA2 BOBINA _ __ ____ _ __ __ ___ __ BOBINA Figura 2 2 Exemplo de instru es em linguagem LADDER O diagrama el trico parte de duas linhas verticais Figura 2 2 tamb m chamadas de linhas de alimenta o A programa o se d inserindo elementos controlados bobina de rel e um conjunto de condi es para o controle desse elemento l gica de contatos nas linhas horizontais Cada contato pode assumir dois estados energizado ou desenergizado representando assim uma vari vel booleana ou seja uma vari vel que assume os valores de verdadeiro ou falso SOPRANI 2006 Abaixo ser o estudados conceitos b sicos de programa o em ladder que s o necess rios para o correto desenvolvimento de programas de aplica o sendo usados em todos CLPs independente dos fabricantes e dos recursos na CPU utilizada 2 2 1 Corrente L
19. ir o efetuar as a es de controle desejadas ativando ou n o as mem rias internas e pontos de sa das do PLC a partir da monitora o do estado das mesmas mem rias internas e ou dos pontos de entrada do CLP SILVEIRA et al 2002 O principio fundamental de funcionamento do CLP a realiza o c clica leitura dos estados dos dispositivos de entrada execu o do programa de controle do usu rio e atualiza o dos estados dos dispositivos de sa da realizando assim a l gica de controle A programa o do CLP feita por meio de uma ferramenta de programa o que pode ser um Programador manual Terminal de Programa o ou um computador pessoal PC com software de programa o espec fico A linguagem Ladder RLL Relay Ladder Logic L gica de Comandos de Rel muito popular entre os usu rios dos antigos sistemas de controle a rel s a mais utilizada GEORGINI 2000 Controlador L gico Program vel CLP Comunica o Entrada Sa da Digital Unidade Digital Central de Processamento Entrada Sa da Anal gica Anal gica g g Fonte de Alimenta o Alimenta o CA ou CC Figura 2 1 Diagrama de blocos simplificado de um CLP FONTE ESTEVES 2003 O tempo de varredura tempo total da execu o dessas tarefas depende da velocidade e caracter sticas do processador utilizado do tamanho do programa de controle do usu rio al m da quantidade e tipo
20. l gico da bobina depende da continuidade l gica da sua linha Se houver continuidade o estado l gico da bobina ser 1 Bobina energizada caso contr rio ser zero bobina desenergizada ROCKEWLL 2007b NA NF BOBINA Figura 2 4 Utiliza o de instru es de Bit 11 2 2 3 Temporizadores S o utilizados normalmente para temporizar condi es e ou eventos controlados pelo Programa de Aplica o Na l gica de controle implementada na Figura 2 5 RSLogix5000 ao ser atuada a entrada ser energizada o bit Temporizador EN e iniciar a temporiza o de Temporizador o qual ter o valor de Preset fixo de acordo com a aplica o no software RSLogix5000 esse valor dado em milisegundos Quando esse valor de preset for atingido o bit Temporizador EN se desenergizar e o bit Temporizador DN permanece ativado at que o temporizador seja desativado ENTRADA 0 Neste momento reseta o temporizador apagando o valor acumulado ROCKWELL 2007b ENTRADA TON Timer On Delay Timer Temporizador Preset De Accum De Temporizador EN SAIDA1 Temporizador DN SAIDA2 Figura 2 5 Utiliza o de temporizadores 2 2 4 Contadores Simples Normalmente s o utilizados para contagem de condi es e ou eventos controlados pelo Programa de aplica o Toda vez que a linha passa a verdadeiro o valor acumulado incrementado de uma unidade Ao ser atingido o valor de Preset acionado o bit d
21. mero de op es que o programa disponibiliza 3 4 3 1 Visibilidade Com a ferramenta visibility um objeto fica vis vel ou invis vel baseado em valores de tags ou do resultado final de uma express o l gica Na Figura 3 16 pode ser observado um l quido azul dentro da tubula o O mesmo s ser vis vel se a chave de fluxo informar ao supervis rio que est havendo fluxo na mesma Outra aplica o dessa ferramenta pode ser observada no bloco vermelho de alarme de falta de link que fica vis vel se o sistema de telemetria estiver com problemas de comunica o Foi dada uma aten o extra este alarme por for ar o operador a se deslocar para o local enquanto solucionado o problema Clicando com o bot o direito do mouse em cima do objeto que ser animado aparece uma lista de op es de anima o dentre elas a visibility T m se duas op es de anima o Na primeira invisibly se o tag ou express o for verdadeiro diferente de 0 o objeto fica invis vel Na op o visibly acontece exatamente o contr rio ou seja quando o tag ou express o for verdadeiro o objeto fica vis vel 48 3 4 3 2 Cor Com essa ferramenta o objeto muda de cor baseado no valor de um tag ou de uma express o cor pode ser uma cor s lida ou piscando blinking a uma taxa selecion vel blink rate Neste trabalho essa ferramenta foi aplicada na bomba e na v lvula Nos dois objetos a programa o feita de forma id ntic
22. ncia entre 47 e 63Hz A fonte disponibiliza 4A 5Vcc O aterramento conectado em um conector espec fico ROCKWELL 2000b 29 O m dulo de entrada digital 1769 IA16 ROCKWELL 2000a possui 16 canais de entradas 120Vca em 60Hz Cada canal tem at 12 sendo que a somat ria n o ultrapasse 115 O m dulo de sa da digital 1769 OA16 ROCKWELL 2001 possui 16 canais de sa das a triac que fornece 100 a 240Vca Cada m dulo tem 2 grupos isolados com 8 sa das cada permitindo assim conciliar sa das de 120 e 240Vca em um mesmo m dulo ru 100 to 240V ac Commons connected a b Figura 3 8 Esquema el trico do m dulo de entrada discreto a e do m dulo de sa da discreto b FONTE ROCKWELL 2000a e 2001 O m dulo de entrada anal gica 1769 IF8 ROCKWELL 2005a possui 8 canais de entradas 10Vcc O a 10Vcc 0 5Vcc 1 a 5Vcc ou 0 a 20mA 4 a 20mA Os canais trabalharam na faixa de 4 a 20mA por ser a faixa de corrente que os sensores estudados fornecem A corrente total de cada m dulo n o pode ultrapassar 120mA 1 30 1769 1F8 Terminal Block Sensor Trans 0 miter Current Supply Transmitter ANLG Com Vil in 5 ANLG Com Transmitter Vil in 6 ANLG Com Vilin 7 ANLG Com NC The sensor power supply must be rated Class 2 Wiring for channels 4 7 are identical Figura 3 9 Esquema el trico do m dulo de entrada ana
23. o do Controlador O principal objetivo desse t pico fazer um estudo das caracter sticas de configura o e programa o do controlador program vel CompactLogix 5332E e do programa RSLogix 5000 ambos produzidos pela empresa Rockwell Automation 3 2 1 Caracter sticas do Controlador CompactLogix 5352E Na Figura 3 7 pode ser obtervada a CPU L32E da fam lia CompactLogix 5332E utilizada nesse projeto fabricado pela Rockwell Automation g NC 7 NC 6 RD 5 NC 4 NC 3 RD 2 10 RJ45 1 TD 3175 M Figura 3 7 CPU L32E da fam lia CompactLogix3225El FONTE ROCKWELL 2007a Este controlador como a maioria produzida pela Rockwell possui tr s modos de operac o que podem ser selecionados por uma chave de posi o ROCKWELL 20074 Na posi o RUN executar permitido apenas uploads descargas ou seja o operador pode acompanhar o processo atrav s de um computador contendo um software de programa o mas n o pode criar modificar ou excluir tarefas programas ou rotinas Tamb m n o 28 poss vel fazer altera es em funcionamento de tags ou linhas ou mudar a forma de opera o atrav s do software de programa o Na posi o PROG programa o as sa das n o podem ser acionadas poss vel fazer uploads e downloads cargas de projetos entre o controlador e o computador permitido criar modificar e excluir tarefas programas e r
24. 7 OTE 12 XIC 23 XIC 35 XIC BA FINOS estados 1 MainProgram MainRoutine 18 OTE BA FINOS estados 2 MainProgram MainRoutine 19 OTE 22 XIC BA FINOS HORA COUNTER MainProgram BA FINOS HORA MainProgram MainRoutine 25 CTU 28 RES BA FINOS HORA ACC MainProgram MainRoutine 29 FINOS HORA DN MainProgram MainRoutine 28 XIC BA FINOS LIGA BOOL MainProgram PARTIDANA BOMBA DA BACIA DE FINOS AliasFor Local 3 0 Data 0 C Base Tag Local 3 0 Data 0 C BA FINOS LIGA MainProgram MainRoutine 22 20 XIC BA FINOS MINUTOS COUNTER MainProgram FINOS MINUTOS MainProgram MainRoutine 24 CTU 27 RES B4 FINOS MINUTOS DN MainProgram MainRoutine 2501C 27 XIC BA FINOS SEGUNDOS TIMER MainProgram BA FINOS SEGUNDOS MainProgram MainRoutine 23 RTO 26 RES BA FINOS SEGUNDOS DN MainProgram MainRoutine 23 XIO 24 XIC 26 XIC CHFluxo finos 0 BOOL MainProgram AliasFor Local 2 I Data 2 C Base Tag Local 2 1 Data 2 C CHFluxo finos MainProgram MainRoutine 36 XIO 38010 ChFluxo finos superv BOOL MainProgram ChFluxo finos superv MainProgram MainRoutine 38 OTE Emergencia SUPERVISORIO 0 BOOL MainProgram Emergencia_SUPERVISORIO MainProgram MainRoutine 22 XIO FALHA BA TIMER MainProgram FALHA BA MainProgram MainRoutine 20 TON FALHA BA DN MainProgram MainRoutine 21 XIC FALHA VA TIMER MainProgram PARTIDA FALHA VA MainProgram MainRoutine 10 TON
25. CIA DE FINOS Cetemm Ov Move Source 6250 Dest Pressao finos AUX 0 finos Under Range INTRUMENTOS 1 L Move Source 31200 Dest Pressao finos AUX 0 Press o finos Over Range INTRUMENTOS 0 L Press o Finos Local 1 1 Ch0OverRange Source PRESSAO_FINOS Local 1 l ChOData 20000 Dest Pressao finos AUX 0 Supervis rio Compute Dest Pressao_finos_superv 7 187023 Expression Pressao finos AUX 6250 14 249500 Alarme Press o alta Supervis rio Finos RT INTRUMENTOS 2 Greater Than A gt B Source Pressao finos superv Source B 7 187023 Pressao_finos_PAH 0 35 36 37 38 39 End 63 Alarme Press o baixa Supervis rio funcionando Finos ES BA FINOS estados 0 INTRUMENTOS 3 Less Than A lt B Source A Pressao finos superv 7 187023 Source B Pressao finos PAL 0 AAERARAERELA RARE RELA CRA TRAER CHAVE DE FLUXO donee FUNCIONADO FUNC BA FINOS CHFluxo finos lt Local 2 1Data 0 gt lt Local 2 Data 2 gt TO Timer On Delay Timer Vazamento Preset 60000 Accum 0 EN DN gt Alarme Vazamento tubula o finos Vazamento DN INTRUMENTOS 4 gt gt gt CHFluxo finos lt Local 2 1 Data 25 ChFluxo finos superv TELEMETRIA FALTA DE LINK DO SISTEMA DE TELEMETRIA AUXILIAR PARA FALTA DE LINK SUPERVISORIO lt Local 2 1 Data 4 gt FALTA_DE_LINK_AUX Sys n m s
26. TO et al 2003 A partir da estrutura f sica de instrumenta o poss vel definir pontos de conex o entre os dispositivos e o sistema supervis rio denominados tags Segundo SILVIA et al 2005 os tags s o todas as 15 vari veis num ricas ou alfanum ricas envolvidas na aplica o podendo executar fun es computacionais opera es matem ticas l gicas com vetores ou strings etc ou representar pontos de entrada sa da de dados do processo que est sendo controlado Neste caso correspondem s vari veis do processo real ex temperatura n vel vaz o etc se comportando como a liga o entre o controlador e o sistema Um sistema supervis rio deve apresentar ao operador os dados coletados pelos elementos de campo ligados aos CLP de forma simples e objetiva O processo representado por meio de telas animadas bot es gr ficos de tend ncia e cones coloridos A apresenta o das telas modificada de acordo com a varia o dos valores dos tags 2 4 Telemetria As empresas possuem um custo significativo monitorando equipamentos manualmente Por se tratar normalmente de reas distantes da planta principal e de dif cil acesso custos adicionais incidem quando as m quinas ou os alarmes falham Por exemplo um operador pode dar partida em uma bomba e depois de alguns minutos a mesma parar de funcionar ou o reservat rio estando com um n vel muito baixo e a bomba come ar a succionar lama o
27. UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO UFOP ESCOLA DE MINAS EM COLEGIADO DO CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMA O CECAU SISTEMA DE MONITORAMENTO DO BOMBEAMENTO DE L QUIDOS CONTROLADOS ENTRE BACIAS DISTANTES MONOGRAFIA DE GRADUA O EM ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMA O RODRIGO SOUZA BATISTA Ouro Preto 2007 SISTEMA DE MONITORAMENTO DO BOMBEAMENTO DE L QUIDOS CONTROLADOS ENTRE BACIAS DISTANTES Monografia apresentada ao Curso de Engenharia de Controle e Automa o da Universidade Federal de Ouro Preto como parte dos requisitos para obten o de Grau em Engenheiro de Controle e Automa o Orientadora Adriana Diniz Barbosa Ouro Preto ESCOLA DE MINAS UFOP AGOSTO 2007 Monografia defendida e aprovada em 31 de agosto de 2007 pela comiss o avaliadora constitu da pelos professores Adriana Diniz Bebo Orientadora S vio st Lopes da Silva Professor convidado Henor Artur de H iii AGRADECIMENTO Agrade o a Deus por todas as oportunidades que foram concedidas a Funda o Gorceix pelo apoio a professora Adriana pela dedica o e a todos os funcion rios da empresa INB que contribu ram direta ou indiretamente para esse trabalho iv SUMARIO LISTA DE FIGURAS Q sl aie eae eee eee vi LISTA DE QUADROS stars icici se erat Ee EH DRUG REUS na RESUMO 00 viii ABSTRACT aid ix TS INTRODU O uqa e ea SSH SSS 1 LAS EE 3 Id
28. a mudando apenas o nome dos tags podendo eles assumir tr s cores a verde para o estado funcionando a vermelha para defeito no equipamento e a branca para o estado pronto para partir A configura o utilizada para a anima o da bomba pode ser vista na Figura 3 20 OLE Verb Expression if mono BOMBA FUNCIONANDO J 1 Then 1 else if Tags mono BOMBA_DEFEITO 1 Then 0 else 2 Expression vau Line Solid C Blink E Fil Solid Blink Default Colors Blink Rate Seconds Delete Close Help Figura 3 20 Configura o da anima o da bomba 3 4 3 3 Preenchimento Na anima o de preenchimento fill animation o n vel do objeto aumentado ou diminu do proporcionalmente ao valor de um tag Essa proporcionalidade se d informando o valor m ximo e m nimo do tag Por exemplo se no n vel da bacia de finos estiver em 50 o trap zio que o representa estar com 50 preenchido ou seja at a metade da altura estar azul e a partir da estar branco Para configurar essa ferramenta alem de informar o nome do tag e os valores de m ximo e m nimo deve selecionar de que forma ser feito o preenchimento esquerda para direita direita para esquerda de cima para baixo ou de baixo para cima 49 IV CONCLUSAO O trabalho desenvolvido obteve bons resultados uma vez que se conseguiu realizar um profundo estudo sobre tr s partes envolvidas no projeto instrume
29. a finos linha 3 como mostra na f rmula 3 6 Altura finos 4 Nivel finos AUX 6250 4 16588 3 6 Onde 4 a altura em metros do piso da bacia at o sensor e o n mero 6250 representa 4mA pois o sinal fornecido pelo sensor s linear na faixa de 4 a 20mA Com o valor de Altura finos em metros obtem se o volume atual da bacia de finos linha 4 como visto na formula abaixo Vz 3905Altura finos 210 4 Altura finos2 3 72 Altura finos3 100 13709 04 O valor de Nivel finos superv V ser transmitido para o supervi rio Atrav s das instru es GRT e LES o controlador compara o valor atual do n vel Nivel finos superv com a estabelecida como n vel alto e n vel baixo respectivamente e informa ao supervis rio atrav s dos tags INSTRUMENTOS 12 E INSTRUMENTOS 13 linhas 5 e 6 se existe alarme de n vel alto ou alarme de n vel baixo 34 3 2 3 2 Aclonamento da V lvula Controladora de Bomba Para o acionamento da v lvula controladora deve se ter o cuidado de verificar se a bacia n o est com n vel baixo evitando que a bomba trabalhe a vazio puxando Outra preocupa o com as falhas de acionamento e de desligamento da bomba Nas tr s primeiras linhas 7 8 e 9 s o mostrados os estados da v lvula que pode ser funcionando defeito e pronto para ligar O estado funcionado caracterizado quando a v lvula aciona a bomba O estado defeito energizado quando ocorre algum problema na partida ou de
30. a sa da do controlador que liga a v lvula em paralelo com o comando Nessa t cnica 35 a sa da s se desenergizar quando o comando desliga for selecionado quando o n vel baixo for atingido ou se ocorrer uma falha 3 2 3 3 Bomba da Bacia de Finos A bomba tamb m pode assumir os tr s estados funcionando defeito no equipamento e pronto para partir Se a entrada de estado da bomba estiver energizada a bomba estar funcionando linha 17 Se a bomba n o entrar em funcionamento ap s 10 segundos de seu acionamento linhas 20 e 21 existe um defeito no equipamento contator CCM gavetas motor etc Agora se a bomba n o estiver funcionando e sem nenhum defeito ela est pronta para partir linha 19 A bomba poder partir se a v lvula estiver ligada se n o houver algum defeito no equipamento e se a botoeira de emerg ncia n o estiver pressionada Neste caso n o necess rio fazer a realimenta o pois a v lvula mant m o contato fechado enquanto estiver ligada 3 2 3 4 Hor metro O hor metro um excelente instrumento de monitoramento para bombas de uso pouco freqiiente Para fazer um plano de manuten o preventiva dar a manuten o antes que ele apresente problema em qualquer equipamento indispens vel saber quantas horas ele trabalhou depois da ltima manuten o Utiliza se um temporizador de reten o defere do convencional por n o zerar o acumulado com a desenergiza o da entrada para c
31. ara Pressao finos AUX linha 31 O valor de Pressao finos AUX ser utilizado pela instruc o CPT para calculo da Pressao finos superv linha 33 como mostra na f rmula 5 7 Pressao finos superv Pressao finos AUX 6250 14 249500 5 7 O valor de Pressao finos superv ser transmitido para o supervi rio Atrav s da instru es GRT e LES o controlador compara o valor atual da press o Pressao finos superv com a estabelecida como press o alta e press o baixa respectivamente e informa ao supervis rio atrav s dos tags INSTRUMENTOS 2 e INSTRUMENTOS 3 Linhas 34 e 35 37 3 2 3 6 Chave de Fluxo A principal fun o da chave de fluxo verificar se o fluido est chegando sa da da tubula o Ent o precisa se estabelecer um tempo m ximo em que o fluido demore a circular pela tubula o 1 minuto por exemplo e indic lo no preset do temporizador Vazamento linha 36 Ent o se a chave de fluxo n o energizar depois de 1 minuto que a bomba estiver em funcionamento ser disparado o alarme de vazamento na tubula o linha 37 Existem situa es em que o alarme pode acusar vazamento sem que o mesmo tenha ocorrido Isto ocorre quando n o existe fluido na tubula o de recalque seja por manuten o na linha por manobra de opera o ou por ser o primeiro teste Levando em considera o que a velocidade m nima do fluido seja 2m s e que a tubula o que une a bacia de finos aos pondes tenha o compriment
32. arantir isola o e prote o CPU Os m dulos de entrada recebem os sinais anal gicos ou digitais e os convertem em n veis adequados para serem processados pela CPU Os m dulos de sa das enviam os sinais resultantes da l gica de controle ou interven o do operador aos dispositivos PINTO 2004 e Fonte de Alimenta o Fornece v rios n veis de tens o exigidos pelos m dulos de entrada e sa da e pela CPU Em algumas aplica es os m dulos de entradas e sa das necessitam de uma alimenta o externa seja por necessitar de uma maior pot ncia ou por alimentar circuitos externos MORAES et al 2001 2 1 2 Princ pio de Funcionamento Para melhor compreens o do seu princ pio de funcionamento s o apresentados alguns conceitos associados os quais s o de fundamental import ncia que sejam assimilados S o eles e Vari veis de entrada s o sinais externos recebidos pelo PLC que podem ser oriundos de fontes pertencentes ao processo controlado chaves de acionamentos sensores etc ou de comandos gerados pelo operador comando local emerg ncia etc PINTO 2004 e Vari veis de sa da s o dispositivos contatores v lvulas l mpadas etc controlados por cada ponto de sa da do CLP Tais pontos podem servir para interven o direta no processo controlado por acionamento pr prio ou tamb m para sinaliza o de estados PINTO 2004 e Programa seq ncia especifica de instru es que
33. cidade do da da 10 Piloto Reten o Permitir fluxo somente em uma dire o desemegizada 12 V lvula Solen ide Permitir fluxo somente quando 13 Chave Fim de Curso Fechar contato el trico quando acionada 15 V lvula de bloqueio Isolar o circuito de controle quando equipamento na manuten o e auxiliar o in cio da partida do 16A Controle de Fluxo Controla a velocidade de abertura 16F Controle de Fluxo Controla a velocidade de fechamento Figura 3 6 Esquema funcional da V lvula controladora de Bomba FONTE VALLOY 2002 A c mara do atuador opera segundo um sistema de controle de tr s vias Uma v lvula solen ide de tr s vias aplica alternadamente sobre o diafragma a press o a montante para fechar seguramente a v lvula ou deixar a press o da c mara superior escapar para a atmosfera a fim de abrir completamente a v lvula Se um corte do fornecimento de energia el trica ocorrer s condi es de press o se invertem a mola interna fechar a v lvula auxiliada pela a o da press o de jusante Quando se desenergiza a solen ide esta pressuriza a c mara de controle do atuador de modo a fechar a v lvula enquanto a bomba permanece ligada Quando a v lvula est pr xima ao fechamento completo o indicador de abertura ativar a chave de fim de curso que desligar a bomba diretamente no painel de comando SAINT GOBAIN 2001 27 3 2 Programa
34. cie e fundo da bacia de finos respectivamente 3 1 2 Transdutor de Press o Para a medi o da press o de sa da da bomba utiliza se um transdutor piezo resistivo Este foi selecionado por apresentar uma boa linearidade e baixo custo N o h necessidade de um indicar de press o pois a v lvula controladora de bomba possui um man metro em sua estrutura O sensor est ligado ao processo atrav s de um diafragma Este se encontra em contato direto com o meio medido medida que a press o 23 varia o diafragma pressionado proporcionalmente Um pequeno sensor localizado na parte interna do diafragma converte a varia o de press o em uma varia o proporcional de resist ncia el trica Um pequeno circuito eletr nico converte este tipo de informa o em um sinal proporcional de 4 20 mA NIVETEC 2004 O transdutor de press o possui v rias aplica es No sistema apresentado para monografia a principal fun o transmitir para o CLP a press o de sa da do fluido Outra fun o do transmissor de press o a identifica o de poss veis problemas na tubula o como entupimento e rompimento atrav s de uma varia o inesperada da press o na linha 9 0 T Ei dE zib H VIV zgr Figura 3 4 Sensor Transmissor de piezo resistivo FONTE NIVETEC 2004 Na maioria dos modelos n o h necessidade de efetuar qualquer tipo de a
35. dado necessita ser monitorado Cada entrada no tag data base recebe o nome do tag que um nome l gico para uma vari vel de um instrumento ou mem ria ROCKWELL 2005b O valor atual de um tag obtido do instrumento e armazenado em um local na mem ria para poder ser utilizado em diversas partes do RSView32 Existe dois tipos de fonte de dados no RSView32 a device e a memory A primeira recebe os dados de uma fonte externa ao RSView32 como o RSLogix por exemplo j a segunda obtida por tabelas internas ao RSView32 O RS View32 usa os seguintes tipos de tags e Analogic Representa vari veis de estados tais como n vel e press o Possui um faixa range de atuac o e Digital Representa instrumentos que podem assumir valores 0 e 1 como chaves e contatores e String Representa instrumentos que usam texto com c digos de barra etc e System S o criadas pelo RSView32 quando rodamos um projeto e n o podem ser modificadas pelo usu rio 41 Para configurar um tag anal gico necess rio dar um nome para esse tag a restri o de acesso se houver uma descri o o valor m nimo e o valor m ximo a escala de varia o a unidade opcional o tipo inteiro ponto flutuante etc o nome do n que ela pertence e o endere o dela neste n tag do RSLogix por exemplo A Figura 3 14 mostra a configura o do tag de n vel da bacia Tag Name LTFIN Type Security Close Description N vel da
36. dos pontos de entrada e sa da Em algumas situa es cr ticas que envolve seguran a por exemplo feita uma interrup o do ciclo de varredura e a rotina executada imediatamente n o tendo que aguardar o t rmino do mesmo BARCELLOS 2005 2 1 3 Redes de Comunica o Os sistemas de automa o e controle tem se apoiado cada vez mais em redes de comunica o industriais seja pela crescente complexidade dos processos industriais seja pela necessidade de integra o de todo o conjunto de informa es contido na ind stria ou pela evolu o dos computadores e seus perif ricos Assim praticamente todos os sistemas implementados atualmente incluem alguma forma de comunica o de dados seja local atrav s de redes industriais seja remota implementadas em sistemas supervis rios JESUS 2002 Conforme o n mero de CLP s e computadores aplicados em automa o os tipos de sistemas existentes s o classificados em concentrados e distribu dos O primeiro pode entender se como um computador gerenciando um processo constitu do por v rias unidades remotas unidades que possuem apenas cart es de entrada sa da e a fonte de alimenta o onde todo o processamento realizado em apenas uma mala Para sistemas distribu dos tanto o gerenciamento da informa o como a automa o realizada por m quinas localizadas ao longo da planta As remotas deixam de ser executoras e passam a participar do processamento MORAES
37. e sa da que permanecer ativado at que o contador seja resetado por meio de mais 12 uma atua o da entrada O valor acumulado pode ser resetado tamb m atrav s da instru o RES Reset ENTRADA1 CTU Count Up Counter Contador Preset 60 Accum 38 Contador DN SAIDA1 E ENTRADA2 SAIDA2 Figura 2 6 Utiliza o de Contatores 2 2 5 Instru es de Movimenta o Quando o bit ENTRADA for acionado ser transferido o conte do do endere o A para o endere o B Na Figura 2 7 ser transferido de 500 para VARI VEL ENTRADA Source 32700 Dest VARIAVEL Figura 2 7 Instru o de Movimenta o 2 2 6 Instru es de Compara o Quando dispon veis normalmente s o ao menos tr s instru es de compara o Igualdade inferioridade e superioridade O contato de compara o de igualdade EQU ser habilitado se o valor contido em A 13 for igual ao contido em B O contato de compara o de Inferioridade LES ser habilitado se o valor contido em A for menor que o contido em B E por fim o contato de compara o superior GRT ser habilitado se o valor contido em A for maior que o contido em B Na Figura 2 8 temos uma ilustra o das instru es citadas acima utilizando RSLogix5000 onde VARI VEL representa A e o valor 30 representa B LES SAIDA Less Than lt Source amp VARIAVEL pe
38. eer EERE REEL EERE RA ER EERE REEL EERE Nivel Finos Local 1 1 Ch1UnderRange OV Move Source 10400 Dest Nivel finos AUX 0 Nivel finos Under Range INTRUMENTOS 11 Nivel Finos Local 1 l Ch1OverRange Source 22800 Dest Nivel finos AUX 0 N ve finos Over Range INTRUMENTOS 10 Nivel Finos N vel Finos Local 1 1 Ch1UnderRange Local 1 1 Ch1OverRange Ov Move Source NIVEL_FINOS lt Local 1 l Ch1Data gt 0 Dest Nivel finos AUX Compute Dest Altura finos 0 0 Expression 4 Nivel_finos_AUX 6250 4 16588 Supervis rio PT Compute Dest Nivel_finos_superv 0 0 Expression 3905 Altura finos 210 4 Altura finos 2 3 72 Altura finos 3 100 13709 04 Alarme Nivel alto Supervis rio Finos RT INTRUMENTOS 12 Greater Than A gt B Source A Nivel finos superv 0 0 Source B Nivel finos LAH 0 10 11 59 Alarme Nivel baixo Supervis rio Finos INTRUMENTOS 13 Less Than lt Source Nivel_finos_superv 0 0 Source B Nivel finos LAL 0 RRRAARALAERAERELA CRA TAC EA CA REA LEAR EA ESTADOS DA V LVULA deterrere VALVULA ACIONA BOMBA Funcionando lt Local 2 Data 3 gt VA_FINOS_estados 0 E FALHA NA PARTIDA VALVULA Defeito FINOS_FALHAEQUIP 0 VA_FINOS_estados 1 FALHA DESLIGAR VALVULA FINOS_FALHAEQUIP 2 FALHA NA PARTIDA VALVULA Pronto para ligar FINOS_FALHAEQUIP 0 VA_FINOS_estados 2 FALHA DESLIGAR VALVULA FINOS FALHAEQUIP 2
39. erliga o dos m dulos de entrada sa da do sistema de telemetria com dispositivos externos FONTE NIVETEC 2005 Para cada m dulo de entrada que a unidade finos possua a unidade painel de britagem deve ter um de sa da e vice versa Por exemplo o sinal de press o tem que passar por um m dulo de entrada na unidade finos transferido pelo m dulo de r dio fregii ncia chega ao m dulo de sa da da unidade painel de britagem e depois vai para um cart o de entrada anal gica do CLP Infelizmente n o encontramos no mercado um sistema em que o CLP comunique diretamente com o m dulo de r dio frequ ncia Isso economizaria al m dos m dulos de entrada e sa da do sistema de telemetria os cart es de entrada e sa da do CLP 40 3 4 Sistema Supervis rio Neste t pico ser o vistas fun es e ferramentas b sicas do software RSView32 produzido pela Rockwell Automation Dentre outras ter uma aten o especial a cria o de vari veis e o desenvolvimento de telas no supervis rio Para um novo projeto deve se fazer duas configura es iniciais primeira especifica o do canal drive e o protocolo PCP IP neste projeto de comunica o utilizada que pode ser implementada com a ferramenta channel A segunda a defini o da comunica o entre as esta es e o sistema de supervis o que ser configurada em node 3 4 1 Tags o Tag data base Com o tag data base define se qual
40. erramenta foi aplicada na leitura das vari veis press o n vel e no totalizador do hor metro Para adicionar display num rico basta clicar na ferramenta numeric display O pr ximo passo fornecer o nome do tag que ser mostrada ou a express o que ser processada e depois exp e o resultado final Outros par metros a serem configurados s o Quantidade de d gitos casas depois da v rgula ponto flutuante formato inteiro bin rio ponto flutuante aproxima o para divis es inexatas ra zes etc e disposi o do texto esquerda centralizado direita 45 Numeric Display x OK En monotSET LAL Cancel Index Cancel Help Default Data 15 Logical Relational Arithmetic Bitwise Functions Tags 7 Continuously Update i a Field Length Format i Field Length J Format FloatingPoint v Leading Character Justification 5 Decimal Decimal Places p Overflow Blanks C Zeres Let Center C Right Justification Leading Character C Left C Ri Blanks C Z Cancel Help i Center Right e Sas a b Figura 3 18 a Configura o de displays num ricos b configura o das entradas num ricas 3 4 2 3 String Display A ferramenta string display usada para criar campos onde o operador pode acompanhar os valores atuais de tags tipo string Apesar de n o ter sido cadastrado nenhum tag tipo string o mesmo foi ge
41. gica Fict cia Para que uma bobina ou outro Elemento de Sa da temporizador contador ou bloco de fun o por exemplo seja acionada Instru o executada faz se necess rio energiz la logicamente Assim utiliza se o conceito de Corrente L gica Fict cia ou seja supondo que entre as barras verticais que sustentam toda a L gica de Controle haja uma diferen a de potencial a barra da esquerda com potencial positivo e a barra da direita com potencial negativo por exemplo haver a circula o de corrente da esquerda para a direita se a L gica de Controle der condi es para tal A este conceito d se o nome de Corrente L gica Fict cia GEORGINI 2000 10 ser acionado permite o fluxo de corrente energizando a bobina YO Y0 1 OUT Corrente L gica Fict cia END Diferenga de Potencial ddp entre as extremidades da L gica de Controle t 4 Figura 2 3 Sentido da corrente fict cia FONTE GEORGINI 2000 2 2 2 Instru es de BIT O grupo formado pelos contatos e pelas bobinas recebe o nome de instruc es de BIT Existem dois tipos de contatos os normalmente aberto NA e os normalmente fechados NF Nos contatos normalmente abertos existe a continuidade l gica quando o estado l gico da vari vel associada for 1 um e nos contatos normalmente fechados existe continuidade l gica quando o estado da vari vel associada 0 zero O estado
42. ical controller PLC integrated to a supervisory system The plant consists in three basins that receive controlled liquids proceeding from an industrial process or pluviometric precipitation which loads them as well and also pumps level gauges flow measurers and electric actuators connected to valves The telemetry system is used by treating situations where the maintenance access to the data and command transmission network is very difficult A pump start interlocking system is implemented in the PLC to give higher security to the process and to avoid operation errors A supervisory system is used in order to facilitate the operation making available field variables readings animations representing the course of the process as well as equipment flaws and unconformities alarms Keywords PLC Ladder Supervisory Telemetry and Pumping I INTRODU O Nas ltimas d cadas tem sido observado um crescimento exponencial da utiliza o da tecnologia de comunica o e informa o em todas as reas do conhecimento Tamb m crescente a busca pelo controle de processos em empresas que manufaturam produtos ou servi os que fazem necess rio o controle r gido Os sistemas de automa o e controle de processos t m um papel fundamental na ind stria atual sendo desenvolvidos de forma a maximizar a produ o minimizar o custo oferecer uma melhor qualidade do produto final al m de garantir uma maior seguran a de todos os envo
43. iltradas s o conduzidas atrav s de drenos de fundo DI para a canaleta PDE e despejadas na Pr bacia de onde s o bombeadas para os ponds ou transportada por transbordo para a bacia de Sedimenta o de Finos A gua armazenada na bacia de sedimenta o de finos pode ser bombeada para os ponds Os efluentes da bacia de drenagem de guas clarificadas dos ponds da usina guas Clarificadas ser o monitorados e constatando se que os mesmos se encontram dentro dos limites estabelecidos para a libera o ser o lan ados no canal perif rico de onde ser o conduzidos para o meio ambiente Se os efluentes da Bacia de guas Clarificadas estiverem acima dos limites para a libera o estes ser o bombeados para a rea 140 para a reutiliza o no processo de lixivia o ou para a rea 220 para o tratamento dos mesmos As guas afluentes e de surg ncia acumuladas nas cavas da mina s o bombeadas para a canaleta PDE e tamb m conduzidas at a Pr bacia seguindo o mesmo sistema de drenagem esquematizado na Figura 3 1 No entanto a transfer ncia da gua da cava ser efetuada somente ap s a transfer ncia ou libera o das guas advindas da pilha de est ril lixiviado Assim ap s serem transferidos estes volumes para os ponds ser iniciado o bombeamento das guas das cavas da mina Contudo junto com projeto de monitoramento e controle remoto ser o implementadas mudan as podendo utilizar bacias que n o est o inseridas no at
44. its 2 65536 Esta varia o proporcional aos valores de fundo de escala do m dulo 10 5 a 10 5V e 21 a 21mA sendo assim a faixa de opera o dos sensores ser de 6250 31200 n mero adimensional pois a representa o dos bits na base decimal O programa completo encontra se no Anexo B sendo apenas referenciado nos t picos abaixo 3 2 3 1 Monitoramento do N vel Para se fazer o monitoramento do n vel da bacia de finos teremos que resolver os seguintes problemas definir a programa o na faixa de 4 a 20mA transformar valor fornecido pelo sensor entrada anal gica em valor de n vel h obter o volume da bacia em fun o de h configurar o alarme de n vel baixo e de n vel alto Primeiramente transforma se os valores de corrente I 6 66 14 64mA em valores lidos no tag de entrada NIVEL FINOS N 10392 e 22838 usando a f rmula 5 5 33 32767 N I mA 3 5 Mi 21 Se ocorrer uma corrente Under Rande abaixo da escala ou Over Range acima da escala os valores 10400 22800 respectivamente ser o movidos para a vari vel Nivel finos AUX e sinalizados no supervis rios atrav s dos tags INSTRUMENTOS 11 e INSTRUMENTOS 10 ver linhas O e 1 do Anexo 2 Se n o acontecer nenhuma dessas situa es o valor de NIVEL FINOS ser movido para Nivel finos AUX linha 2 O valor de Nivel finos AUX ser utilizado pela instru o CPT para calculo da Altur
45. juste pois o sinal de sa da anal gico do tipo 4 20 mA j encontra se configurado de f brica Segue abaixo a tabela 3 3 que possui os principais dados t cnicos do transmissor de press o utilizado Tabela 3 3 Dados do transmissor de press o Tipo Piezo resistivo Faixa de Opera o 0a 14Kgf cm Exatid o 0 07Kgf cm Alimenta o 24Vcc Sinal de Sa da 4 20mA a 2 fios FONTE NIVETEC 2004 24 3 1 3 Chave de Fluxo Neste trabalho a principal fun o da chave de fluxo de prote o seguran a detectando se h ou n o fluxo na sa da da tubula o Tendo em vista que o fluido em manejo controlado uma chave de fluxo auxiliaria o transmissor de press o na detec o de rompimentos e poss veis falhas Por exemplo se o rompimento ocorrer muito pr ximo extremidade oposta ao transmissor de press o a varia o desta n o ser o suficiente para caracterizar o rompimento A palheta da chave de fluxo permanece inserida na tubula o de modo a se opor ao movimento do fluido No momento em que o fluxo est presente ou se este aumenta diminui al m do ponto ajustado a haste que se encontra presa palheta sofre um deslocamento que provoca a atua o do contato el trico localizado no interior do inv lucro O ajuste do grau de oposi o da palheta em rela o ao fluxo determinado por um parafuso que comprime uma mola NIVETEC 2007 Na Figura 3 5 exemplifica uma poss vel i
46. l gico FONTE ROCKWELL 2005a 3 2 2 Configura o do Controlador CompactLogix 3225E Este t pico tem por objetivo mostrar os passos b sicos para a configura o do controlador usando o software de programa o RSLogix5000 Para a cria o de um projeto entrar no programa e selecione a op o File gt gt New e aparecer uma janela para escolher um processador e para nomear o seu projeto Figura3 10 a Para configura o dos m dulos de entrada e sa da basta clicar com o bot o direito do mouse no campo CompactBus Local e selecionar new module Figura 3 10 b O primeiro slot encaixe ap s o processador a bateria foi configurado para m dulo de entrada anal gica 1769 IF8 o segundo para o m dulo de entrada discreta 1769 IA16 e o terceiro para o m dulo de sa da discreto1769 OA16 31 New Controller 1 0 Configuration men Hf Backplane CompactLogix System a 1769 L32E Monografia rodrigo Type 1769L32E CompactLogi5332 Controler C 1769 132 Ethernet Port LocalENB Revision Comcel Ethernet J New Module almum 6 Name MONOGRAFIA RODRIGO SDUZA 0 CompactBus Local PE Description CRIANDO UM NOVO PROJETO P 1 1769 F8 A Ba Cop m B 2 1769 1A16 A i B 3 1769 0n16 A Pos ch 1 Status Offline Cross Reference Create In CARSLogix 5000 Projects Properties HI a b Figura 3 10 Criando um novo p
47. lvidos no processo A automa o industrial deu um grande salto com o advento dos controladores l gicos program veis CLP s que s o equipamentos f sicos capazes de executar tarefas de intertravamento temporiza o contagem opera es l gicas e matem ticas controle em malha aberta ou fechada e supervis o em m quinas e processos de m dio e grande porte controlando plantas industriais completas modificando significativamente o layout das instala es reduzindo o espa o necess rio para as mesmas Outra caracter stica que o processo ganhou depois dos CLP s foi uma maior flexibilidade pois ficou mais f cil r pido e barato uma implementa o ou modifica o no mesmo e diminui o das paradas para manuten o Como era inexistente uma interface amig vel entre o operador de processo e o CLP tornou se necess rio um sistema para facilitar esse conv vio O software supervis rio pode ser definido como um programa que tem por objetivo ilustrar o comportamento de um processo atrav s de figuras e gr ficos tornando se assim uma interface objetiva entre um operador e o processo desviando dos algoritmos de controle JESUS 2002 z Hoje j poss vel a utiliza o de supervis rios em todos os segmentos do com rcio e da ind stria desde sistemas de alarmes escolas hospitais lojas de departamento climatiza o de escrit rios e laborat rios pequenas f bricas e em muitos processos industriais 1 1
48. mostrar todos os dados de instrumenta o n vel press o estados etc e possibilitar que o operador mande comandos para o CLP liga desliga set de limites etc Comandos V lvula FALTA DELINK py uea _DESLIGA REARME PONDES Alarmes Press o owl Emerg ncia Bomba DESLIGA PRESS O NA LINHA Alarmes N vel HOR METRO Hivel Alto N VEL FINOS ZERAR BACIA DE FINOS DATA HORA DESCRI O DO ALARME RECONHECE Figura 3 16 Tela geral do sistema supervis rio 43 Na Figura 3 16 pode se ver o processo estudado onde foi considerado apenas o trecho do bombeamento da bacia de finos para os pondes da usina O editor gr fico bastante simples e familiar pois possui muitas fun es que lembram as ferramentas de desenho do Microsoft Office como ret ngulos pol gonos rota es retas c rculos elipses arcos etc O RSView32 tamb m permite a importa o de figuras e desenhos feitas em outros programas como Autocad e Coreldraw 3 4 2 1 Criando Bot es A principal fun o dos bot es a de controlar a es que podem ser executadas pelo operador no modo runtime Para adicionar um bot o primeiramente selecione a op o button depois escolha estilo de bot o 3D recesser etc O pr ximo passo definir qual a o o bot o submete o tag que ele refere As a es set e reset f
49. nstala o para a chave de fluxo Alguns cuidados devem ser tomados antes de escolher o local de instala o escolher um trecho que possua pelo menos cinco vezes o di metro da tubula o para evitar erro decorrente a turbilhamento sua instala o n o deve ocorrer pr ximo a v lvulas curvas redu es ou qualquer outro obst culo que possa comprometer o desenvolvimento normal do fluxo e o tamanho de palheta a ser utilizado dever ser escolhido de forma que jamais toque o lado oposto da parede da tubula o Se isto acontecer a chave ter seu funcionamento comprometido 25 Min 5 x D I Min 5 x D I Figura 3 5 a Distancias m nimas recomendadas b Fixa o da palheta na haste FONTE NIVETEC 2007 z Neste trabalho ela configurada como uma chave normalmente aberta NA ou seja fecha o contato quando detecta a presen a de fluxo na linha 3 1 4 V lvula Controladora de Bomba As V lvulas Controladoras de Bombas s o auto operadas hidraulicamente atrav s de um atuador tipo diafragma Ela consiste de uma v lvula principal para aplica es diversas e dispositivos de controle com pilotos que d a caracter stica da mesma O atual procedimento de partida da bomba da bacia de finos consiste em ligar a mesma e atrav s de um man metro local e anterior a v lvula observar a press o da linha at que a mesma atinja o valor de trabalho A partir deste ponto abre se g
50. ntos propostos o CLP e o sistema supervis rio O meio industrial exigiu cuidados e aten es especiais que talvez poderiam ser ignorados em plantas laboratoriais Por exemplo o tempo de trabalho de uma bomba para a realiza o de uma manuten o preventiva aumentando assim a vida til do equipamento ou o estudo dos processos manuais e entrevistas com os operadores para saber realmente quais suas dificuldades operacionais e suas sugest es de melhoria pois apesar do pouco conhecimento t cnico a sua experi ncia e vivencia com o processo revela detalhes que passam despercebidos aos olhos da engenharia O sistema de telemetria apesar de extremamente simples mostrou se muito eficiente e pr tico economizando tempo e custo de instala o pois al m de n o existir posteamento entre os locais a dist ncia percorrida pela afia o seria extremamente longa e custosa prevista tamb m uma grande economia na m o de obra de opera o operador e transporte do mesmo e uma redu o de pagamentos de horas extras destinadas a manuten o corretiva Mas o principal ganho ser aumentar seguran a do processo com o monitoramento cont nuo das vari reis relevantes reduzindo drasticamente a possibilidade de vazamentos para o meio ambiente Procurando dar continuidade ao desenvolvimento de um sistema de monitoramento remoto sugere se e Configura o de um algoritmo de registro de valores dos principais tags do sistema e Confec
51. o de 1000m demoraria aproximadamente 8 minutos para o sensor acusar fluxo quando a tubula o estiver completamente vazia Na linha 38 a entrada da chave de fluido energiza uma vari vel auxiliar que tem por fun o transferir o estado do sensor para o supervis rio N o recomendado utilizar a pr pria entrada como infer ncia no sistema supervis rio pois em uma situa o em que a mesma tenha que ser substitu da ou transferida para outro cart o al m da modifica o no programa do RSLogix5000 o programador ter de realizar modifica es no RSView32 3 2 3 7 Telemetria Quando o m dulo de r dio frequ ncia percebe que perdeu o link n o enxerga mais as outras unidades ele abre o rel de estado normalmente fechado indicando a falha Na ltima linha utiliza se o tag auxiliar FALTA DE LINK AUX para transmitir essa falha ao sistema supervis rio 38 3 3 Sistema de Telemetria O sistema de telemetria apresenta basicamente os seguintes componentes m dulo de r dio freq ncia m dulos de entrada e sa da fonte de alimenta o e antena No trabalho utilizar se apenas 2 transceptores um localizado pr ximo a bacia de finos e outro painel da britagem de onde o operador vai controlar todo o bombeamento Processo remoto Centro de controle Figura 3 12 Exemplo de uma rede de telemetria com 2 transceptores FONTE NIVETEC 2005 Cada m dulo de r dio freq ncia bem como cada m dulo
52. obain canalizacao com br lpor valvula vse2001 port06 asp gt Acesso em 01 08 2007 SILVEIRA P R da SANTOS W Automa o e Controle Discreto 4 Edi o S o Paulo Editora rica 2002 229p SILVIA A P G SALVADOR M O que s o sistemas supervis rios Elipse Software S o Paulo 2004 5p SOPRANI L R Controle Autom tico de Processos Industriais Utilizando Controlador L gico Program vel PLC e Sistema Supervis rio para Controle de Temperatura de L quidos em Tubos 2006 60p Monografia Trabalho final de curso de Engenharia de Controle e Automa o Escola de Minas Universidade Federal de Ouro Preto Ouro Preto 2006 SCHUTTENBERG R M LE O J A COSTA E PLC S7 200 PUC Minas Belo Horizonte 2004 41p TELECO Telemetria Descri o do setor 2007 Dispon vel em lt www teleco com br tutoriais tutorialmtelemetria pagina 2 asp gt Acesso em 01 08 2007 VALLOY V lvula controladora de bomba e reten o com solen ide 2002 Dispon vel em lt www valloy com br PDF YCR3D01 pdf gt Acesso em 01 08 2007 ANEXOS 55 ANEXO A TAGS UTILIZADAS NO RSLOGIX5000 Name Value Data Type Scope Altura finos 0 0 REAL MainProgram Altura finos MainProgram MainRoutine 3 CPT 4 CPT BA FINOS comandos 0 INT Monografia rodrigo BA FINOS comandos 0 MainProgram MainRourine 16 OTE 22010 J BA FINOS estados 0 INT Monografia rodrigo BA FINOS estados 0 MainProgram MainRoutine 1
53. odrigo Monografia rodrigo MainProgram MainProgram MainProgram MainProgram 57 Pressao finos superv 7 187023 REAL MainProgram Supervis rio Pressao finos superv MainProgram MainRoutine 33 CPT 34 GRT 33 LES REARME 0 BOOL MainProgram Rearme REARME MainProgram MainRoutine 14 XIC RESET HOROMETRO 0 BOOL MainProgram RESET HOROMETRO MainProgram MainRoutine 26 XIC 27 XIC 28 XIC VA FINOS comandos 0 INT Monografia rodrigo VA FINOS comandos 0 MainProgram MainRoutine 15 XIC VA FINOS comandos 1 MainProgram MainRourine 15 XIO VA FINOS estados 0 DINT Monografia rodrigo VA FINOS estados 0 MainProgram MainRoutine 7 OTE VA FINOS estados 1 MainProgram MainRoutine S OTE VA FINOS estados 2 MainProgram MainRoutine 9 OTE 15 XIC VA FINOS LIGA 0 BOOL MainProgram Aciona AliasFor Local 3 0 Data 1 C Base Tag Local 3 0 Data 1 C VA FINOS LIGA MainProgram MainRoutine 15 OTE 10 XIC 12 XIO 15 21 VALVULA ACIONA BOMBA 0 BOOL MainProgram AliasFor Local 2 1 Data 3 C Base Tag Local 2 1 Data 3 C VALVULA ACIONA BOMBA MainProgram MainRoutine 10 16 X1C 7 XIC Vazamento TIMER MainProgram Vazamento MainProgram MainRoutine 36 TON Vazamento DN MainProgram MainRoutine 37 XIC 58 ANEXO B PROGRAMA O EM LADDER LARA RAE AARRER CEREAL EREEA CRA TRA RA CARLA TRANSMISSOR DE N VEL DA BACIA DE FINOS Li iii t t n t tentent t
54. ontar os segundos este por sua vez alimenta o contador toda vez que o acumulado chega a 60000 e se auto zera linhas 23 e 26 Quando o acumulado do contador de minutos chega a 60 ele energiza a entrada do contador de horas e se auto zera linhas 24 e 27 O contador de horas por sua vez fornece o valor do seu acumulado para a vari vel auxiliar HORAS BOMBA FINOS que ser utilizado no supervis rio linhas 25 e 29 O operador autorizado 36 pode zerar o hor metro caso tenha que trocar a bomba ou dar manuten o na mesma 3 2 3 5 Transdutor de Press o Para fazer o monitoramento da press o da bacia de finos teremos que resolver os seguintes problemas definir a programa o na faixa de 4 a 20mA transformar o valor fornecido pelo transdutor entrada anal gica em valor de press o Kgf cm e configurar o alarme de press o baixa e de press o alta O transmissor de press o trabalha com toda a faixa de opera o limitada de f brica ou seja ele fornecer 4mA para a press o m nima e 20mA para a m xima press o diferente do ultras nico que neste projeto trabalha entre 6 66 e 14 64mA Ent o os valores transferidos para o tag Pressao finos AUX quando ocorrer Under Range e Over Range ser o de 6250 e 31200 respectivamente linhas 30 e 31 e ser o sinalizados no supervis rios atrav s dos tags INSTRUMENTOS 1 e INSTRUMENTOS 0 Se n o ocorrer nenhuma das duas situa es o valor de PRESSAO FINOS ser movido p
55. or am o valor do tag para 1 e para O respectivamente A a o toggle implica uma mudan a no valor de uma vari vel digital ou seja se o valor inicial zero ele se tornar 1 e vice versa Os bot es configurados para momentary on e momentary off assumem estes valores apenas enquanto o bot o estiver pressionado pelo operador O bot o com a a o command executa um comando pr definido pelo programador como abrir outra tela incrementar ou decrementar um determinado valor de vari vel etc No trabalho todos os bot es s o do tipo set reset O ultimo passo configurar a apar ncia do bot o quando selecionado ou n o selecionado ou seja texto cor de fonte cor de preenchimento etc 44 Button Configuration Button Configuration General Action Up Appearance Down Appearance General Action Up Appearance Down Appearance Style Actions Set cx C Reset b Recessed Set tag to Tao Name C Toggle Fress to toggle tag mono rearme l Raised Raised Momentary On Press 1 Release 0 Momentary Off Beveled Beveled Press 0 Release 1 Command Run commmand o gt Capture cursor M Highlight Index 1 DK Cancelar Ajuda Cancelar Ajuda Figura 3 17 Configura o de bot es 3 4 2 2 Display Num rico Essa ferramenta normalmente usada para mostrar ao operador os valores das vari veis digitais anal gicas ou valores baseados em uma express o Essa f
56. otinas O controlador n o faz varreduras neste modo e tamb m n o se consegue mudar o modo de opera o atrav s do software de programa o Na posi o REM remoto pode se fazer uploads e downloads e modificar atrav s do software de programa o entre tr s modos e Remote Run o controlador executa o programa as sa das podem ser acionadas e permite edi es em funcionamento e Remote Prog o controlador n o executa as tarefas as sa das n o est o habilitadas poss vel fazer downloads de projetos criar modificar e excluir tarefas programas e rotinas e Remote teste executa tarefas com as sa das desabilitadas e permite edi es em funcionamento Para a comunica o entre o controlador e o computador necess rio um cabo ethernet com conectores RJ45 em suas extremidades Se a comunica o for feita diretamente entre o controlador e o computador h a necessidade de usar um cabo crossover cabo com a sequ ncia de fios invertida pr prio para liga es diretas por m se for utilizado um switch para essa conex o pode se usar um cabo ethernet convencional ROCKWELL 2007 A fonte fornece tens o cont nua para o barramento sendo respons vel pelo fornecimento de tens o estabilizada para a CPU e para os m dulos A alimenta o da fonte 1769 PA4 feita em tens o alternada com valores entre 120 e 240Vca com chave seletora e trabalha com uma faixa de voltagem entre 85 a 132Vca ou 170 a 265Vca e em frequ
57. rado automaticamente pelo sistema supervis rio quando associamos alarmes a tags anal gicos ou digitais Neste trabalho ser o utilizados tr s tipos de tags tipo system e AlarmMostRecentDate Mostra a data que ocorreu o ltimo alarme e AlarmMostRecentTime Mostra a hora que ocorreu o ltimo alarme e AlarmMostRecentTagDesc Mostra a descri o do ltimo alarme detectado pelo sistema Quando o CLP envia a informa o de um alarme para o sistema supervis rio o mesmo imprime no String Display localizado na parte inferior da Figura 3 16 a data a hora e a descri o do alarme e aciona um alarme sonoro na esta o de trabalho Para silenciar o alarme o 46 operador dever apertar o bot o reconhece localizado na parte inferior da tela geral do sistema de bombeamento Na configura o de um string display al m de fornecer o nome do tag e selecionar a disposi o do texto t m se que delimitar o mesmo informando a largura e a altura Figura 3 19 String Display Expression systemt larmMostRecentT agDesc If Logical Relational Arithmetic Bitwise Functions Tags Dimensions Justification Character TN Left Width 180 Center Offset 0 Height E C Right Cancel Help Figura 3 19 Configura o de um string display 3 4 2 4 Entrada Num rica Use se a ferramenta entrada num rica numeric input quando se deseja que o operador entre com dados no supervis rio q
58. radualmente a v lvula Esse procedimento tem o objetivo de evitar a sobrecorrente no motor da bomba causada pelo esfor o que o mesmo ter que realizar para vencer o fluxo inverso do fluido presente na tubula o A v lvula controladora de bomba faz o mesmo papel do operador Liga se a v lvula e imediatamente ap s dar se a partida da bomba a v lvula s abrir quando a press o de trabalho setada anteriormente da bomba for atingida A velocidade da abertura da v lvula pode ser regulada atrav s da abertura fechamento de uma v lvula de controle de fluxo 26 Para desativar a bomba o operador desliga a v lvula e a mesma fecha se com velocidade regul vel Quando atinge o fim de curso da v lvula ela desliga a bomba e passa a funcionar como uma v lvula de reten o mantendo assim a rede estancada O ajuste da velocidade de fechamento feito de forma simular a de abertura Figura 3 6 nocircuito de controle 3 V lvula de Agulha defechamento da v lvula principal 4 Man metro Indicar a press o de ajuste funcionamento ou controle 5 Piloto de Alivio Comandar a abertura e fechamento VA O11 v lvula principal a partir da pressao bomba ITEM DISCRIMINA O OBJETIVO 1 V lvula principal Proporcionar o controle desejado por interm dio de um conjunto auto operado composto de um diafragma ligado a um obturador 2 Filtro Impedir o ingresso de part culas estranhas Incorporada ao piloto controla a velo
59. reservat rio bacia como comprimento e largura da base e o fator de declive dos taludes Tabela 3 1 Dados construtivos aproximados da bacia de finos Medida Bacia de finos Comprimento da base L 71 00m Largura da base b 55 00m Comprimento da superf cie L 81 00m Largura da superf cie B 65 00m Profundidade P 3 00m Fator de declive z 1 67 Volume Total estimado V 13 709 00m3 FONTE INB 2007 Utilizando as formulas 3 2 e 3 3 encontra se o fator de declive e o volume estimado 5 L A 3 2 V Lybh Ly b zh 3 3 22 Substituindo os valores da tabela 3 1 nas formulas supracitadas tem se a f rmula 3 4 para a bacia de finos V 3905h 210 4h 3 72h 3 4 Esse sensor ligado a uma entrada anal gica e fornece um sinal de 4 a 20mA agindo tamb m como um transmissor Para esse trabalho o regulamos para fornecer mais corrente em fun o do aumento do tempo de eco A tabela 3 2 apresenta os principais dados do sensor utilizado neste projeto Tabela 3 2 Dados do sensor ultrass nico Tens o de opera o 24V DC Pot ncia consumida 60mW Faixa de medi o 0 a Zona cega 0 a 0 20 Resolu o 0 02m ngulo do feixe FONTE NIVETEC 2007 Instalado o sensor Im acima do plano da superf cie superior da bacia evitar a zona cega espera se as correntes 6 66 e 14 64mA para a superf
60. rio Bot o de emergencia para desligar a bomba Falha ao desligar a v lvula Falha na partida da bomba Falha na partida da v lvula FALTA DE LINK NO SISTEMA DE TELEMETRIA Totalizador do Hor metro N vel da bacia de finos Press o na linha de recalque da bacia de finos Rearme da v lvula e da bomba Reset do Hor metro Set do alarme de n vel alto Set do alarme de n vel baixo Set do alarme de press o alta Set do alarme de press o baixa Comando para desligar a v lvula Comando para ligar v lvula Valvula com defeito Valvula funcionando Valvula pronta para ligar
61. rojeto a Configurando m dulos de entradas e sa das b Podemos interpretar um tag como sendo uma rea definida da mem ria do controlador em que os dados s o armazenados o mecanismo b sico para alocar mem ria fazer refer ncia aos dados a partir da l gica e monitor los BARCELLOS 2005 Para criar um fag clique com o bot o direto do mouse em Program tags localizado dentro do subdiret rio Main Program Ser necess rio fornecer o nome uma descri o e o tipo de dados Os tipos de dados mais usados como a faixa de opera o de cada tipo podem ser observados na Figura 3 11 Quando se est criando um tag existe o campo alias for que serve para referenciar a outro tag dessa forma que se faz um tag referenciar o valor de uma sa da do controlador ou ler o valor de uma entrada 32 Data type 128 to 127 32 768 to 32767 2 147 483 648 to 2 147 483 647 REAL 3 40282347 E to 1 17549435E negative values 0 1 17549435E 28 to 3 40282347E positive values Figura 3 11 Principais tipos de dados FONTE ROCKWELL 2007c 3 2 3 Programa o do Controlador CompactLogix 3225E Neste trabalho ser o utilizados dois tipos de entradas anal gica e digital e um tipo de sa da digital As vari veis de entrada podem assumir os valores e 1 e as vari veis anal gicas podem assumir valores de 32768 a 32767 pois a resolu o do m dulo anal gico 1769 IF8 de 16 b
62. s do processo e a ger ncia de relat rio e alarmes Este software deve ter entrada de dados manual atrav s de teclado Os dados ser o requisitados atrav s de telas com campos pr formatados que o operador dever preencher Estes dados dever o ser auto explicativos e possu rem limites para as faixas v lidas A entrada dos dados deve ser realizada por telas individuais sequencialmente com sele o autom tica da pr xima entrada Ap s todos os dados de um grupo serem inseridos esses poder o ser alterados ou adicionados pelo operador que ser o respons vel pela valida o das altera es Os sistemas supervis rios v m ganhando espa o em praticamente todos os segmentos de controle e monitora o onde at ent o seu uso era invi vel seja pelo pre o dos sistemas que eram totalmente importados seja pela falta de profissionais habilitados em projet los e implement los Por isso as aplica es de supervis rios eram restritas s grandes plantas industriais aos p los petroqu micos gera o de energia e ao controle de tr fego como nos metr s A sua implementa o era dispendiosa e sua manuten o dependia de profissionais treinados no exterior Mas com a crescente gama de empresas nacionais de alta tecnologia surgiram no mercado sistemas supervis rios altamente competitivos com protocolos de comunica o e drives de aquisi o de dados desenvolvidos especialmente para CLP s de fabrica o nacional JURIZA
63. sligamento da bomba e o pronto para ligar ocorre quando a v lvula n o tem nenhum impedimento para ser ligada Como foi dito no t pico 3 1 4 a v lvula aciona a bomba quando ligada e quando desligada fecha com velocidade regul vel at acionar o fim de curso que desligar a bomba Para ter um maior controle do processo esses comandos s o levados da v lvula para o controlador ou seja em vez da v lvula controlar diretamente a bomba estes comandos ser o enviados para a entrada do controlador para detec o de falhas Nas linhas 10 14 s o testadas duas poss veis falhas da v lvula Quando o operador der o comando para ligar a v lvula a mesma tem 5 segundos para acionar a bomba caso contr rio disparar o alarme de falha na partida A segunda falha ocorre quando o operador desliga a v lvula e esta demora mais de 30 segundos pode variar de acordo com a velocidade de fechamento setado para desligar a bomba As duas falhas s o informadas ao supervis rio atrav s dos tags FINOS FALHAEQUIP 0 e FINOS FALHAEQUIP 2 Na linha 14 o operador zera as falhas e rearma a v lvula para uma nova partida A linha 15 mostra o acionamento da v lvula onde ela s vai ser energizada se o operador der o comando LIGA o alarme de n vel baixo estiver desativado e a v lvula estiver pronta para ser ligada Como o comando s ficar energizado durante o curto intervalo de tempo em que o operador selecion lo utiliza se a t cnica de colocar
64. stema de telemetria necessitou se de um levantamento topogr fico para evitar perda de sinal causada por barreiras geogr ficas e a escolha de um protocolo que trabalhe em uma faixa livre de r dio frequ ncia isenta de interfer ncias de outros r dios como os utilizados na ind stria II REVIS O BIBLIOGR FICA 2 1 Controlador L gico Program vel CLP Segundo a norma DIN 19237 o controlador l gico program vel pode ser definido como um equipamento eletr nico program vel por t cnicos em instrumenta o industrial destinado a controlar em tempo real e em ambiente industrial m quinas ou processos sequenciais 2 1 1 Arquitetura B sica de um CLP A grande maioria dos CLP s industriais encontrados no mercado s o constitu dos dos seguintes elementos Unidade Central de Processamento CPU Tem como principais componentes o processador e a mem ria O primeiro respons vel pelo gerenciamento total do sistema controla a comunica o com dispositivos externos faz a aquisi o das entradas e gera o de sa das controlando os barramentos de endere os de dados e de controle mem ria tem como principal fun o armazenar e recuperar as instru es do programa estados das entradas e sa das estados internos e dados GEORGINI 2000 M dulos de Entrada e Sa da Os m dulos de entrada e sa da fazem a conex o f sica entre a CPU e o mundo externo por meio de circuitos de interfaceamento al m de g
65. strial 1 Edi o Rio de Janeiro Editora LTC 2001 295p NATALE F Automa o Industrial 4 Edi o S o Paulo Editora rica 2001 237p NIVETEC Transmissor de press o s rie 790 Manual de instruc es 2004 Dispon vel em www nivetec com br a pdfmanual Pressao Transmissor 20 de 20pressao 20uso 20geral 790 manual pdf gt Acesso em 01 08 2007 NIVETEC Chave de fluxo tipo palheta s rie 100 v01 at Manual de instru es 2007 Dispon vel em lt www nivetec com br a pdfmanual Vazao Chave 20de 20fluxo 20palheta 100 VO1 AT manual pdf gt Acesso em 01 08 2007 NIVETEC Sistema de telemetria via r dio para monitoramento remoto de processos s rie 500 v02 Manual de instala o e programa o 2005 Dispon vel em lt www nivetec com br a pdfmanual Telemetria sistema 20wireless 500 V02 manual pdf gt Acesso em 01 08 2007 OGATA Katsuhiko Engenharia de controle moderno Rio de Janeiro Prentice Hall do Brasil 1993 PINTO J R C T cnicas de Automa o Lisboa Editora 2004 348p ROCKWELL AUTOMATION Compact 120V ac Input Module 20004 DISPON VEL EM lt http literature rockwellautomation com idc groups literature documents in 1769 1n061 en p pdf gt Acesso em 01 08 2007 52 ROCKWELL AUTOMATION Compact 16 Point 100 to 240V ac Solid State Output Module 2001 Dispon vel lt http literature rockwellautomation com idc groups literature document s 1n 1769
66. trial A freq ncia em que o sinal transmitido alterada diversas vezes por segundo seguindo uma seq ncia pseudo aleat ria possibilitando deste modo que as informa es sejam enviadas sem sofrer congestionamentos ou interfer ncias entre os r dios Somente os transceptores que comp em a mesma rede operam em sincronia sem interferir em outros sistemas de r dio existentes no mesmo ambiente 17 III DESENVOLVIMENTO Os estudos foram realizados tomando como base o projeto atual do sistema de drenagem da INB Ind strias Nucleares do Brasil Atualmente esse sistema tem sua opera o completamente manual e existe o interesse torn lo oper vel remotamente O atual sistema de drenagem pode ser visualizado na Figura 3 1 AA 140 USINA DEP SITO DE EST RIL LIKIVIADO aAA 300223 PR BACIA BACIADE FINOS CANA DA MINA Figura 3 1 Atual sistema de drenagem da INB No dep sito de est ril lixiviado s o armazenados os min rios que n o possuem concentra o suficiente para seguir o processo est ril ou que sofreram o processo de lixivia o o min rio de ur nio lavado por uma solu o rica de cido sulf rico para a obten o do licor e por isso encontram se com baixa concentra o Por m apesar de invi vel economicamente esses min rios possuem concentra o suficiente para contaminar precipita es pluviom tricas PP infiltradas PI na pilha 18 Essas guas inf
67. u ainda fazer o monitoramento da vaz o de sa da do fluido mas n o ter certeza que est chegando ao seu destino a menos que se desloque para o mesmo Uma solu o de telemetria poderia solucionar esses problemas e reduzir substancialmente os custos operacionais No caso espec fico do telecomando a telemetria pode ser definida como a transfer ncia e utiliza o de dados provindos de m ltiplas m quinas remotas distribu das em uma rea geogr fica de forma pr determinada para o seu monitoramento medi o e controle TELECO 2007 Apesar de existirem solu es que utilizam de comunica es com fio as mesmas n o far o parte desse estudo Por se tratar de reas distantes e de dif cil acesso necessitaria de um investimento 16 consider vel com posteamento com cabos de comandos o que tornaria o custo de implanta o muito alto Outro problema o custo de manuten o desse sistema A tecnologia escolhida para a transmiss o de comandos e dados foi a de Espalhamento Espectral por Saltos em Freq ncia FHSS onde os sinais s o digitalizados codificados e espalhados dentro da faixa de freq ncia passando a utilizar uma banda maior que a ocupada pela informa o original NIVETEC 2005 Essa tecnologia utiliza a largura de banda de forma ineficaz o que reduz sua velocidade em compara o com outras mas garante atrav s da redund ncia a seguran a e a confiabilidade t o necess rias no meio indus
68. ual sistema ou retirar alguma existente Levando em considera o que tratasse de um trabalho acad mico e o principal objetivo estudar os instrumentos e as ferramentas utilizados em uma poss vel solu o e n o a log stica de armazenamento ser analisada a situa o de bombeamento da bacia de finos para os pondes Esse caso foi selecionado por abrangir todos os sensores e atuadores previstos para o projeto e representar bem o sistema 19 Bacia de Finos Pr Bacia Canaleta PDE lw Aguas Clarificadas EUR an s Painel da Britagem Dep sitoide est ril lixiado IPONDES Figura 3 2 Vista A rea da planta da INB FONTE GOOGLE EARTH 2006 3 1 Atuadores e Sensores Utilizados Os sensores e atuadores possibilitam que o controlador program vel possa ler os dados da planta e atuar na mesma realizando o controle Neste trabalho os sensores servem para informar ao controlador program vel o n vel da bacia o estado da bomba e da v lvula a press o de sa da do fluido e verificar se h rompimento na tubula o atrav s da chave de fluxo na chegada do fluido E os atuadores servem para que o controlador possa acionar a bomba e abrir ou fechar a v lvula Estes dispositivos ser o detalhados a seguir 3 1 1 Sensor de N vel Para a medi o de n vel da bacia de sedimenta o de finos foram analisados v rios tipos de sensores transmissores presentes no mercado como capacitivos resistivos
69. ue s o transferidos para vari veis digitais e anal gicas Essa ferramenta bastante usada para setar n veis de alarmes ou regular velocidade e posi o de atuadores com entrada anal gica No set de press o alta press o baixa n vel alto e n vel baixo foram utilizadas essa ferramenta Para criar uma entrada num rica basta selecionar a ferramenta numeric input e esperar abrir a janela de configura o O primeiro campo destinado ao nome do tag para onde ir a informa o da entrada o segundo campo n o precisa ser configurado pois n o ser utilizada a fun o index No campo default data indica se o valor inicial da entrada Marcar o campo Continuously Update para que o campo s possa ser mudado se o operador clicar nele Os outros campos devem ser configurados conforme explicado na ferramenta anterior 47 3 4 3 Criando Anima es A anima o uma ferramenta bastante eficiente para dar uma maior vida a tela e torn la o mais pr ximo poss vel da aplica o real facilitando a opera o Praticamente todos os objetos gr ficos s o pass veis de conter uma ou mais anima es por m devemos avaliar a necessidade e o benef cio que a anima o trar para a opera o a fim de evitar anima es desnecess rias de efeito apenas est tico que serve apenas para sobrecarregar o sistema Abaixo ser o explicadas apenas as ferramentas de anima es que foram utilizadas neste trabalho tendo em vista o grande n

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