Aplicação Da Norma Iec61131-3 Na Modernização

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42 Aplicação da norma IEC61131-3 na modernização dos navios-varredores da Marinha do Brasil Marcos R.Faustino e Prof. Dr. Clovis Goldemberg Abstract - A norma IEC61131-3 [1,2,3] padronizou cinco linguagens para a programação de PLCs, além de propor um modelo de software que estimula práticas tais como o reuso de código. A adoção dessa norma na modernização dos naviosvarredores da Marinha do Brasil permitiu desenvolver, com alta produtividade, um software confiável, fácil de testar e de dar manutenção. Apesar do PLC utilizado não fornecer nativamente todas as linguagens propostas pela IEC foram desenvolvidas ferramentas e metodologias, descritas neste artigo, capazes de suprir tais lacunas. Index terms - DC motor drives, Programmable Controllers, IEC. I. INTRODUÇÃO A Marinha do Brasil possui, há cerca de 30 anos [4], um conjunto de navios-varredores, destinados à tarefa de localização e eliminação (varredura) de minas marítimas. A modernização destes navios consistiu na substituição do sistema de controle previamente existente por um implementado com PLC e sistema supervisório. de uma cápsula que contém um motor de corrente contínua cuja velocidade é controlada, o qual faz girar um eixo excêntrico que golpeia um diafragma de aço em contato com a água. Variandose a velocidade do motor obtém-se um espectro de freqüências. Existem martelos construídos para cobrir várias bandas de freqüência, chamados de ‘baixo tom’ (BT) e de ‘médio tom’ (MT). A simulação magnética pode ser realizada por um eletroimã (HFG) ou diretamente pela passagem de corrente elétrica na água salina (cauda magnética). No sistema magnético, detalhado adiante na Fig. 7, o PLC controla uma cascata de geradores DC. O sistema de varredura é composto de três subsistemas: os sistemas acústicos MT e BT e o sistema magnético (capaz de acionar a cauda ou o HFG). O detalhamento do subsistema MT é capaz de ilustrar a metodologia adotada. III. VISÃO GERAL DO NOVO HARDWARE O hardware do sistema MT está representado na Fig. 1. DJMT C1MT II. VARREDURA DE MINAS MARÍTIMAS MOTOR DO MARTELO 220V Minas marítimas são artefatos que podem ser lançados em áreas estratégicas tais como canais de entrada/saída de portos com o objetivo de impedir a passagem de navios. As minas mais simples e mais antigas detectam a presença de navios pelo contato físico. As mais elaboradas e modernas detectam a passagem de um navio de forma indireta, através: • do ruído produzido pelo hélice do navio (influência acústica); • das distorções no campo magnético terrestre causadas pela massa metálica do navio-alvo (influência magnética). O processo de varredura consiste em destruir a maior quantidade possível de minas presentes numa área delimitada, ou seja, ‘varrê-la’. Os navios-varredores rebocam, a uma distância segura, dispositivos que simulam a presença de um navio-alvo, fazendo com que as minas porventura existentes sejam detonadas. Estes dispositivos são alimentados, através de cabos de reboque, por geradores e motores instalados no naviovarredor. A simulação do ruído mecânico do navio-alvo é feita por um dispositivo chamado martelo acústico. Tal dispositivo consiste CANAL 2 VC2 STC1MT 0/1 C1MT 0/1 STDJMT 0/1 Chaves Emergência Circuito 0/1 de 0/1 Emergência 0/1 PLC CANAL1 IF IFMT Cartão de Transdutores IAMT 0/1 VAMT 0/1 CTOK 0/1 0/1 Rede Programador 24V Ethernet LEGENDA PLC M.R. Faustino é mestre pelo Depto. de Engenharia de Energia e Automação Elétricas da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (e-mail: [email protected]) C. Goldemberg pertence ao Depto. de Engenharia de Energia e Automação Elétricas da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (e-mail: [email protected]) VC1 MTREADY 0/1 MTOK CHOPPER 0/1 REGMT1 0/1 REGMT2 0/1 ENMT1 0/1 ENMT2 0/1 Entrada 0/1 Sinal digital Sinal analógico PLC Saída Conexão de potência Fig. 1 Diagrama de blocos do hardware do sistema de varredura acústica de médio tom (MT) IA VA 43 Os principais elementos do hardware são: • choppers: amplificadores de potência que produzem tensões em nível apropriado para aplicação nos circuitos de campo e armadura do motor DC do martelo. Tais tensões são proporcionais aos valores das saídas analógicas do PLC (VC1,VC2); • contator (C1MT) e disjuntor de alimentação (DJMT) dos choppers, que controlam a entrada de potência (220VDC); • cartão de transdutores que mede a tensão e corrente de armadura (VA e IA) e corrente de campo (IF), convertendoas para níveis compatíveis com as entradas analógicas do PLC (sinais VAMT, IAMT e IFMT); • circuito de emergência que consiste em chaves espalhadas em locais estratégicos do navio, que desliga o contator (C1MT) que alimenta os choppers, sem depender do funcionamento do PLC (por razões de segurança). • um programador que consiste de um computador do tipo PC, conectado ao PLC por meio de uma rede Ethernet, para executar o sistema supervisório. Alguns desses dispositivos têm sua ativação controlada por sinais digitais produzidos pelo PLC, tal como a habilitação dos choppers (ENMT1 e ENMT2) e o comando do contator de entrada (C1MT). Estes dispositivos também produzem sinais digitais por meio dos quais o PLC pode monitorar detectar e falhas. Por exemplo, o contator e o disjuntor de alimentação do chopper possuem contatos auxiliares (STC1MT e STDJMT) ligados à entradas do PLC. Os choppers (através dos sinais MTOK, REGMT1, REGMT2 e MTREADY) e o cartão de trandutores (através do sinal CTOK) também são capazes de indicar ao PLC falhas no seu funcionamento. Todas essas falhas fazem com que o PLC leve o subsistema MT a um estado inicial seguro (repouso), indicando em detalhes a falha ocorrida. O processo de modernização do hardware abrangeu os seguintes aspectos: • • • • • Supervisório” recebe as ordens vindas do sistema supervisório e analisa a sua coerência. Sendo coerentes com o estado atual do sistema, tais ordens serão aceitas e executadas pelo bloco de “Seqüenciamento”. Caso um dado comando não seja compatível com o estado atual do sistema, o bloco “Interface com Supervisório” notifica ao “Supervisório” a não aceitação deste comando. A função do bloco “Controle” é controlar a velocidade do motor do martelo acústico de modo a produzir um espectro de freqüências semelhante ao gerado pelo navio-alvo. Vários sinais produzidos pelo “Controle” também são enviados ao sistema supervisório para que o operador acompanhe, em tempo real, o andamento do processo de varredura. PLC ( Programmable Logic Controller ) Programador Reconhecimento Detecção de Erros de Erros Status dos Erros Configuração Erros de Erros Entradas Digitais Interface Comandos Supervisório Seqüenciamento com Comandos Supervisório Coerentes (IHM) Saídas Digitais Habilitação Operador Planejamento Tático Referência Controle Saídas Analógicas Planta Entradas Analógicas Fig. 2 Diagrama de blocos do software do sistema de varredura acústica de médio tom (MT) O bloco “Seqüenciamento” faz com que os diversos elementos de hardware sejam ligados/desligados de modo ordenado ao início/final da varredura. A interface entre este bloco e a planta é feita a partir das saídas digitais do PLC. O bloco “Seqüenciamento” é o responsável pela habilitação do sistema de controle, que só entra em operação após a preparação do hardware. O bloco “Seqüenciamento” também habilita e desabilita os erros a serem monitorados em cada etapa do processo. Os módulos de software de “Seqüenciamento” foram os amplificadores de potência (choppers) de cada um dos implementados com o uso de SFC (Sequential Function Chart). subsistemas foram substuídos; O bloco “Detecção de erros” faz com que o “Seqüenciaos transdutores e cartão a eles associado foram substituídos; mento” conduza o sistema de varredura a um estado seguro o sistema de controle original (implementado com (desligado) caso algum erro ocorra em qualquer etapa do amplificadores operacionais, relés e circuitos discretos) foi processo. A “Detecção de erros” atua a partir das informações substituído por um PLC; vindas da planta por meio das entradas digitais. O erro ocorrido o painel de operação original (implementado com chaves, (mesmo que de modo intermitente) é registrado em memória lâmpadas, potenciômetros e instrumentos de quadro móvel) compartilhada com o supervisório para que o operador seja foi substituído pelo programador (computador PC) ; notificado. Desse modo, o operador do sistema pode fazer o foram mantidos os motores, geradores e os sistemas diagnóstico e corrigir o problema. Após o reconhecimento mecânicos originais. (acknowledge) no sistema supervisório, a falha é apagada. IV. VISÃO GERAL DO NOVO SOFTWARE A Fig. 2 mostra, de forma muito simplificada, os principais blocos implementados em software no PLC e no programador. Os blocos “Supervisório” e “Planejamento Tático”, à direita da Fig. 2, permitem que o operador comande o sistema (por exemplo, definindo a referência de velocidade usada na varredura). Estes blocos são executados no programador. Ao centro e direita da Fig. 2, temos os diversos blocos de software implementados no PLC. O bloco “Interface com V. A IMPLEMENTAÇÃO DO CONTROLE A Fig. 3 apresenta o diagrama de blocos do controle do sistema MT. A variável fundamental é a velocidade do motor de corrente contínua, controlada por meio da sua tensão de armadura. O sinal de realimentação de velocidade (WEST) foi estimado a partir das medidas de tensão e corrente de armadura (VAMT e IAMT). O bloco PID2 recebe a referência de velocidade (WMT*) dada pelo operador do sistema e a 44 estimativa de velocidade (WEST), produzindo o sinal de referência da malha de controle da corrente de armadura (IAMT*) cujo elemento principal é o PID3. IFMT* Controlador de corrente VC2 Chopper de campo #2 PID 1 P220 MARTELO MT IFMT VI. SEQÜENCIAMENTO A Fig. 4(a) apresenta o diagrama simplificado do SFC implementado pelo módulo “Seqüenciamento”. Tal diagrama é uma abstração de alto nível do diagrama de transição de estados real do sistema, no qual vários estados da implementação final foram agrupados e representados como sendo um único “macroestado” (M1,M2,M3,M4). X1 VAMT WMT* WEST Controlador de velocidade PID 2 IAMT* Controlador de corrente VC1 Chopper de armadura #1 IAMT PID 3 M1 Espera Comando Comando Início de Varredura M2 Preparação de Varredura Preparação Terminada Espera Hora de Início X15 IAMT Estimador IAMT de VAMT velocidade Hora de Início da Varredura Executa Varredura Comando de Pausa ou Desligamento Leva Referência M3 a Valor Mínimo Comando de Desligamento X16 Fig. 3 Diagrama de blocos de controle do sistema MT A corrente de campo (IFMT) é mantida constante no valor nominal do motor (IFMT*) pelo PID1, compensando variações provocadas pela tensão de alimentação ou pelo aquecimento do enrolamento de campo. Foram utilizados apenas os termos Proporcional e Integral dos blocos PID, seguindo regras de ajuste freqüentes em controle de motores industriais [5]. A linguagem da IEC61131-3 mais apropriada para a implementação dos diagramas de controle seria o FBD (Function Block Description). A linguagem mais apropriada para a manipulação aritmética dentro dos blocos de controle seria ST (Structured Text). Entretanto, o PLC utilizado neste projeto não oferecia nenhuma dessas linguagens. Os diagramas de controle foram traduzidos para IL (Instruction List, disponível no PLC escolhido). Inicialmente, cada uma das linhas do diagrama foi associada a uma variável declarada na memória do PLC. Inspirado no conceito de Function Block da IEC61131-3, foram implementadas macros de código IL que executavam as operações de escrita/leitura nessas variáveis associadas às linhas do diagrama. Usou-se o preprocessador M4 [6] para expandir essas macros em funções inline dentro do programa, pois o PLC não implementava Function Blocks satisfatoriamente. Como se dispunha de bastante mémoria essa solução foi viável e diminuiu o tempo de execução do programa. A declaração dessas macros era feita em arquivos independentes, sendo incluídas pelo M4 nos diversos pontos de chamada, o que facilita a manutenção do código. O M4 também foi utilizado implementar mecanismos de compilação condicional que permitiram escrever um único programa que pode incluir (ou não) funções de depuração. O algoritmo de funcionamento dos blocos de função foi concebido em ST que era traduzido manualmente pelo programador para IL segundo uma série de regras, tais como as utilizadas por compiladores para gerar código assembly a partir de alguma linguagem de alto nível [7,8]. O código em ST original era mantido como comentário da macro IL, facilitando a sua compreensão e eventual manutenção. Estado Inicial Seguro Sistema Sem Erros Comando de Início M4 Comando de Desligamento Desmonta a Varredura Desmonte Pronto (a) X1 M1 M2 X1 Sistema Sem Erros M1 Comando Início de Varredura Preparação Terminada M2 X1 M1 Comando Início de Varredura Preparação Terminada X15 X15 Hora de Início da Varredura X16 Comando de Desligamento Sistema Sem Erros Sistema Sem Erros M2 Preparação X15 Terminada X16 M3 Comando de Início M4 M4 Desmonte Pronto (b) Hora de Início da Varredura Comando de Desligamento Comando de Pausa M3 Comando Início de Varredura Comando de Desligamento Desmonte (c) (d) Pronto Fig. 4 Diagrama SFC do sistema MT (a) e principais cenários ocorridos durante seu uso (b,c,d) Os estados e macro-estados dessa figura têm as seguintes características: • X1 é o estado inicial seguro, ou seja, quando o PLC é ligado esse torna-se automaticamente ativo. Todo o hardware é desligado. A ocorrência de algum erro também causa a ativação desse estado. • M1 aguarda um comando de início de varredura vindo do operador. • M2 liga ordenadamente os dispositivos de hardware necessários à varredura. Em seguida são habilitadas as malhas de controle tendo como referência constante o valor mínimo de velocidade de varredura. • X15 espera a chegada do momento previamente definido para início da varredura. Este estado é necessário para prover sincronização entre varreduras quando essa é executada por mais de um navio. 45 • X16 executa a varredura, ou seja, a produção de um perfil trapezoidal de referência de velocidade é habilitada (ver Fig. 6). A rampa que compõe um dos lados deste perfil tem a função de simular o efeito Doppler causado pela aproximação de um eventual navio-alvo à mina varrida. • M3 leva a referência da velocidade do valor executado quando do recebimento do comando de pausa ou desligamento até o valor mínimo de varredura. • M4 faz o desmonte da varredura, ou seja, a seqüencia de ações executadas em M2 é comandada em ordem inversa parando o motor do martelo. A Fig. 4 (b,c,d) apresenta cenários de uso importantes: • A Fig. 4(b) mostra a desistência de um comando de inicio de varredura: o operador envia um comando de fim de varredura (desligamento) antes que o momento determinado para seu inicio ocorra levando o sistema ao desmonte (M4). • A Fig. 4c mostra uma pausa da varredura. Durante a varredura (X16) é enviado um comando de pausa pelo operador o que leva o sistema permanecer em M3 (na velocidade mínima) até a chegada de um novo comando de início, o que faz o sistema retornar a X15 recomeçando o ciclo. A pausa é útil nas manobras de reposicionamento que o navio-varredor executa ao atingir uma das extremidades da área a ser varrida. • A Fig.4(d) apresenta a seqüencia de estados que o sistema segue quando é desligado. Em X16 o operador envia um comando de desligamento e este é memorizado. O sistema evolui para M3 que ao terminar passa para M4 devido ao comando anteriormente memorizado de desligamento. vigiadas. Uma técnica inadequada para implementar tal mecanismo seria incluir, após cada passo, uma transição que verificaria todos os possíveis erros. As conseqüências seriam: • existiria um número muito grande de transições adicionadas para detecção de erros; • a equação lógica associada a cada uma dessas transições seria cada vez mais longa, pois cada estado traz novas condições e eventos a serem verificados; • um SFC desse tipo seria de depuração e manutenção muito difícil, pelo seu tamanho e complexidade aumentados; • a lógica de operação ficaria misturada com a lógica de detecção de erros. A solução encontrada consistiu em dividir o seqüenciamento do sistema e a detecção de erros em dois módulos distintos de software que se comunicam e cooperam. O seqüenciamento verifica se existem condições de entrar num novo estado e, ao entrar neste novo estado, reconfigura a lógica de detecção de erros. A lógica de detecção de erros trabalha sobre tabelas (conjuntos de bits contíguos na memória do PLC) nas quais cada bit corresponde a um dos possíveis erros do sistema. Embora cada tabela tenha uma função específica seus bits estão associados aos erros sempre na mesma sequência. A detecção de erros é configurada pela: • tabela de entrada que contém bits a serem vigiados vindos das entradas digitais do PLC ou produzidos internamente; • tabela de valores esperados que indica qual estado lógico de cada um bits de entrada não deve ser considerado como erro; • máscara de temporização que indica quais erros devem ser momentaneamente tolerados; Na operação cotidiana do sistema ocorre a repetição da • máscara de bypass que indica quais erros não devem ser seqüência apresentada na Fig.4(c). Na finalização da operação vigiados. é realizada a seqüência apresentada na Fig. 4(d). A implementação do seqüenciamento foi feita usando-se a Essas tabelas são usadas por uma série de processamentos linguagem SFC (Sequential Function Chart) cujas vantagens booleanos. Por exemplo, a lógica de polarização detecta quais são apresentadas por [2]. Como essa linguagem não estava bits de entrada não coincidem com o valor esperado. A disponível para o PLC escolhido foi desenvolvida uma temporização produz o tempo de carência para os erros definidos ferramenta capaz de traduzir versões textuais dos SFCs para IL. pela respectiva máscara. A lógica de bypass bloqueia a O fonte do tradutor de SFC para IL é um misto de duas propagação dos erros a serem ignorados. O encadeamento dessas linguagens, ou seja, uma descrição da topologia do grafo SFC operações determina os erros que são selados (mesmo que e também as condições das transições e o código referente às ocorram de forma intermitente) na memória em uma tabela ações a serem executadas por cada estado escritas diretamente chamada de “Erros Bypassados e Selados” (EBS). Tal tabela é em IL. O tradutor teve como inspiração a linguagem textual compartilhada com o sistema supervisório para informar a falha para descrição de SFCs da norma IEC61131-3 descrita em seu ao operador. Um erro só pode ser apagado da EBS após seu anexo B.1.6.[9] Elementos vindos da IEC60848 [10] também reconhecimento e efetiva correção. Existe uma tabela foram usados. Entre outros trabalhos, [11] apresenta o especificamente dedicada ao reconhecimento dos erros que é mapeamento dos elementos da linguagem SFC para ladder. Tal compartilhada com o supervisório. mapeamento foi adaptado e utilizado no tradutor para produzir Grafos SFCs com uma disciplina hierárquica são uma solução código IL. Foram implementadas apenas as características para o compartilhamento de algumas entradas digitais por mais estritamente necessárias ao trabalho, mesmo assim o uso dessa de um subsistema. Por exemplo, se o operador acionar algum ferramenta trouxe aumentos na produtividade. botão de emergência todos os subsistemas que estiverem em operação devem parar (tarefa também executada por hardware). VII. A LÓGICA DE DETECÇÃO DE ERROS Um outro exemplo se refere aos monitores de alimentação Implementar um mecanismo de verificação permanente de 220VDC. Existe um monitor para o sistema magnético e outro erros no SFC exige uma abordagem específica pois, a cada nova comum aos subsistemas acústicos. Uma falha em apenas um etapa, novas condições passam a ser relevantes e devem ser deles irá interromper apenas o subsistema correspondente. 46 A Fig. 5 mostra a hierarquia dos grafos SFC usada no projeto. Fig. 5. Hierarquia dos SFCs A implementação dessa hierarquia é feita pela segunda parte da lógica de detecção de erros. Cada um dos grafos SFC mostrados na Fig. 5 possui uma tabela de máscara de erros. Usando essas máscaras, a lógica de detecção associa os erros selados na tabela EBS a cada um dos grafos. É produzido um bit geral de erro para cada SFC, numa sequência dada pela hierarquia apresentada, fazendo o OU lógico de todos os bits de erros associados a um grafo e também dos bits gerais de erro dos seus superiores hierárquicos. Na lógica de implementação do SFC o “bit geral de erro” é usado (implicitamente), forçando o estado inicial seguro do SFC e desativando todos os demais. Essa “transição por erro” sempre existe e tem prioridade sobre as demais transições do SFC, apesar de não ser representada no grafo que o descreve para não complicar o diagrama. A linguagem de descrição textual de SFCs utilizada contém elementos para indicar qual é o estado seguro de um grafo e qual seu bit geral de erro. Tendo essas informações o tradutor gera o código apropriado para implementar a transição implicíta. A configuração dos erros varia dinamicamente ao longo dos estados dos SFCs, alterando-se os bits das várias tabelas de erro. Para facilitar o trabalho de codificação foram construídas macros M4 para manipular os bits dessas tabelas. A lógica de detecção de erros se inspirou em [12] que foi concebida para uso em sistemas codificados em ladder. Detalhes da sua reimplementação em IL e das vantagens trazidas pelo seu uso em conjunto com a linguagem SFC são apresentados em [13]. O diagrama SFC fica simplificado, assegurando-se um mecanismo de vigilância permanente. Desenvolveu-se um sistema de aquisição de dados interno ao próprio sistema, reservando-se uma área de memória do PLC. Os dados ficam armazenados no PLC e podem ser lidos tanto pelo sistema supervisório quanto por um notebook, sendo utilizados para fins de comissionamento ou manutenção. Um resultado dessas ferramentas é a possibilidade de fazer um diagnóstico de falhas remoto, bastando enviar os arquivos coletados durante a operação para técnicos experientes. A existência deste sistema de armazenamento interno substituiu, em parte, o uso de osciloscópios oferecendo o registro simultâneo de um grande número de canais. As Figs. 6 e 8 foram obtidas utilizando este mecanismo de registro de dados. Grande parte do comissionamento foi simplificado pela existência das ferramentas de depuração descritas, sendo elas também usadas para a introdução de perturbações nas realimentações para verificar a estabilidade e a imunidade a ruído dos controladores. Estas ferramentas também permitem a identificação do comportamento dinâmico da planta, permitindo no futuro simulações e melhorias no controle do sistema. O teste e a validação do software desenvolvido eram de fundamental importância por se tratar de um sistema de uso militar. Com este objetivo, utilizando-se um computador PC equipado com placas de entradas/saídas digitais/analógicas, foi construído um sistema capaz de simular a planta e o hardware presentes no navio-varredor [14]. Ao se conectar as entradas do PLC às saídas do sistema de simulação e vice-versa, era possível executar uma série de testes relativos tanto ao controle do sistema como ao seu seqüenciamento. Os testes foram bastante facilitados pela implementação do seqüenciamento numa linguagem (SFC) na qual existe uma definição muito clara dos estados do sistema e a sua evolução. IX. RESULTADOS A comparação entre os métodos de programação preconizados pela IEC61131-3 e os métodos tradicionais (usando exclusivamente ladder) é um assunto polêmico [15,16,17,18,19]. É impossível obter métricas que quantifiquem méritos e deficiências de cada uma das abordagens. Não é economicamente viável, em projetos reais, solucionar problemas usando os dois enfoques para se estabelecer uma comparação entre eles. Mesmo que tal experimento fosse viável, estabelecer parâmetros justos de comparação seria difícil. A Fig. 6 ilustra o funcionamento do sistema MT durante um VIII. DEPURAÇÃO E TESTE ciclo completo de operação. Tal gráfico foi produzido a partir de Foram desenvolvidas macros M4 com a finalidade de dados coletados pelo sistema de aquisição interno ao próprio sistema. auxiliar o processo de teste, por exemplo: A Fig. 7 apresenta, de forma muito simplificada, o diagrama • “Passo a passo” faz com que transições do SFC só se de blocos de controle do sistema magnético.Como mencionado complete quando um botão, conectado a uma das entradas do anteriormente, existem duas opções de dispositivo de varredura PLC, fosse acionado de modo a permitir detectar erros na magnética: seqüencia de estados. • “Monitestado” sempre registra o último estado executado por • o HFG (solenóide de impulso magnético), cuja corrente um grafo SFC antes da ocorrência de erro. nominal é de 150 A (valor de pico); • “Selesin” permite alterar dinamicamente o fluxo dos sinais • a cauda magnética, que são eletrodos que ficam mergulhados no diagrama de controle sem necessidade de recodificação. na água do mar, através dos quais a corrente pode atingir Isto permite injetar sinais adicionais (gerados pelo próprio 1500 A (valor de pico). PLC) para testar as várias malhas de controle 47 Todo o hardware é compartilhado entre as duas opções do sistema magnético, excetuando-se o último gerador que é selecionado de acordo com a configuração adotada. A Fig. 7 permite ver claramente a cascata de geradores utilizada para produzir os níveis de corrente solicitados. 2500 WMT* − Referencia de velocidade [rpm] WEST − Feedback de velocidade [rpm] WMT* − Referencia de velocidade [rpm] WEST − Feedback de velocidade [rpm] 2000 X. CONCLUSÃO Preparacao 1500 Varredura Desmonte Min Varredura 1000 500 0 Min motor 0 10 20 30 40 50 Tempo [s] 60 70 80 90 Agradecemos ao IPqM (Instituto de Pesquisas da Marinha) na pessoa do CF Vianna Tavares pelo apoio neste projeto. P220 Gerador de varredura Amplidínamo Controlador If* Controlador Vexc* Controlador de tensão de corrente de corrente de de de excitação carga excitação PID1 I If PID2 Vexc PID3 Embora o PLC adotado pelo projeto não implementasse nativamente muitas das características desejáveis da norma IEC61131-3, um conjunto de metodologias e ferramentas foram desenvolvidas ao longo do projeto para suprir essas deficiências. Apesar do tempo dispendido para elaborar tais ferramentas, o aumento de produtividade resultante permitiu que o projeto fosse concluído com sucesso, resultando um código consistente, fácil de testar e de dar manutenção, sendo utilizado para o seu desenvolvimento um número de homens-hora relativamente baixo. XI. AGRADECIMENTOS Fig. 6 Comportamento da velocidade do martelo MT durante ciclo completo de operação I* software é fundamental, considerando-se o nível das correntes que o sistema magnético é capaz de produzir. Um registro típico do funcionamento do sistema magnético (cauda) está dado na Fig. 8. A variável controlada pela malha mais externa é a corrente de cauda e sua referência é definida de acordo com as características do navio-alvo que se deseja simular, sendo comum concatenar trechos de senóides com períodos de corrente nula. Dispositivo varredura XII. REFERÊNCIAS Chopper #1 [1] Vexc Chopper #2 [2] I If [3] [4] Fig. 7 Diagrama de blocos de controle do sistema magnético [5] U_02_CAUDA_SENOIDE1000AMPERES 11−Mar−2004 11:30:00 1000 Referencia de corrente de cauda [A] Feedback de corrente de cauda [A] [6] [7] [8] 800 Referencia de corrente de cauda [A] Feedback de corrente de cauda [A] 600 [9] 400 [10] 200 [11] [12] 0 −200 [13] −400 −600 [14] −800 −1000 0 5 10 15 Tempo [s] 20 25 30 [15] Fig. 8 Referência e realimentação da corrente de cauda (sistema magnético) [16] O sistema de controle atua apenas nas bobinas de excitação do primeiro gerador da cascata. Apesar da variável final ser a corrente no dispositivo de varredura existem váriaveis intermediárias (tensão e/ou corrente) que também são monitoradas e/ou controladas. A confiabilidade do hardware e [17] [18] [19] Lewis, R. W., Programming industrial control systems using IEC1131-3. London: The Institution of Eletrical Engineers, 1995 Bonfatti, F.; Monari, P. D.; Sampieri, U., IEC1131-3 programming methodology . Seyssins: C.J. International, 1997. John, K. H.; Tiegelkamp, M., IEC61131-3: Programming industrial automation systems. Berlim: Springer, 2001 Marinha do Brasil, Navio Varredor Classe Aratu. Disponível em: . Acesso em 23 de maio 2005 Buxbaum, A.; Schierau, K.;Straughen, A., Design of control systems for DC drives . Berlim: Springer-Verlag, 1990 Gnu Project - Free Software Foundation, GNU M4. Disponível em: . Acesso em 07 de março 2005 Wirth, N., Compiler construction . Harlow: Addison-Wesley, 1996 Fraser, C.; Hanson, D., A retargetable C compiler: design and implementation . 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