CP DUO - Função PID

1.    Descrição da Aplicação

Este documento descreve a utilização do CP Duo e seus recursos de hardware e software.

O objetivo principal é orientar a configuração da função PID presente na biblioteca Util.lib. Esta função permite implementar a função de algoritmo PID.

Na aplicação do tutorial estão sendo utilizada a entrada analógica 0 e saída analógica 0, configuradas para leitura de tensão 0 a 10V e fundo de escala programado para 10000.

Para o entendimento total do funcionamento dos equipamentos é recomendado que os manuais dos produtos sejam consultados. A mesma recomendação aplica-se caso seja necessário modificar a arquitetura proposta como exemplo.

Esta arquitetura não é fixa, mas apenas um exemplo para o desenvolvimento de uma aplicação.


2.    Definição da Arquitetura de Referência

Itens utilizados para a construção da arquitetura de exemplo deste tutorial, lembrando que esta arquitetura é de referência, podendo ser modificada conforme desejado.

Segue a lista de equipamentos e softwares necessários para instalar e configurar o tutorial:

- CP – Duo DU351

- Cabo de programação do CP – AL-1715

- Software de Programação do CP – MasterTool IEC MT8200


3 Criação do projeto no CP

3.1 Criando um projeto novo

- Abrir o software MasterTool IEC.

- Para iniciar um novo projeto, recomenda-se a utilização do modelo, pois o mesmo já vem com as configurações padrões realizadas, (teclado, visor...).

- Ir ao menu: Arquivo -> Novo a partir do modelo.


- Selecionar a opção Modelo_DU350_DU351 se o equipamento possuir versão 1.02 ou inferior.

- Versões 1.10 ou superior selecionar a opção Modelo_DU350_DU351_v110.

- Para verificar a versão do equipamento pressione simultaneamente as teclas MAIN + seta para cima do teclado do Duo.

- Clicar em Abrir.

- A tela principal do software será apresentada:


4.    Criando uma POU

- Uma POU (Program Organization Unit) pode ser um programa, uma função ou um bloco funcional. Para inserir uma POU Clicarcom o botão direto do mouse sobre a pasta POU e selecione a opção Acrescentar objeto.


- A janela Nova POU será aberta.

Onde em:

Tipo da POU: Selecionar qual a tipo desejado. No tutorial foi utilizada a opção Programa.

Nome da nova POU: Nome para a identificação da POU. No tutorial foi utilizado o nome padrão PLC_PRG.

Linguagem: Selecionar a linguagem na qual se deseja criar a POU. No tutorial será utilizada a linguagem ladder (LD).

- Clicar em OK


5.    Adicionando a biblioteca Util ao projeto

- A função PID encontra-se na biblioteca Util.lib. Para incluir esta biblioteca ao projeto, ir à aba Recursos e selecionar a opção Gerenciador de bibliotecas.

- Clicar com o botão direito do mouse abaixo das demais bibliotecas presentes no programa e selecionar a opção Biblioteca adicional conforme imagem abaixo:

- Selecionar a opção Util.lib localizada em: C:\Arquivos de programas\Altus\MasterTool IEC\Library.


- Clicar em Abrir.


6    Adicionando a função PID no programa

- Para adicionar a função ao programa abrir a aba POUs e o programa PLC_PRG criado anteriormente.

- No programa adicionar uma instrução com ENABLE.

- Será inserida uma instrução AND. Selecionar a palavra AND e pressionar a tecla F2 do computador.


- Selecionar a função PID conforme imagem abaixo:

- Clicar em OK.
- A função será inserida.
6.1    Configurando a função
- O primeiro passo para configurar a função é declarar sua instância.
- Nos três pontos de interrogação acima da função inserir um identificador.
- Após digitar o nome pressionar a tecla ENTER do computador, a janela Declarar variável será aberta. Declarar como tipo PID, conforme imagem abaixo:
- Clicar em OK.
- Após, configurar os demais parâmetros da função.
Onde:
ACTUAL: Variável do tipo REAL que representa a entrada da função PID. Normalmente esta variável esta vinculada a entrada analógica.
SET_POINT: Variável do tipo REAL que representa o setpoint, ou seja, o valor desejado.
KP: Variável do tipo REAL que determina o ganho proporcional.
TN: Variável do tipo REAL que determina o ganho integral. Ganho de unidade recíproco da parte I; fornecido em segundos, por exemplo, "0,5" para 500 ms.
TV: Variável do tipo REAL que determina o tempo de ação derivada, ganho de unidade da parte D em segundos, por exemplo, "0,5" para 500 ms.
Y_MANUAL: Variável do tipo REAL que representa o valor da saída da função PID se entrada MANUAL estiver habilitada.
Y_OFFSET: Variável do tipo REAL que determina o offset para a saída Y. Este valor é somado ao valor calculado na saída PID.
Y_MIN: Variável do tipo REAL que determina o valor mínimo assumido pela saída da função PID. Pode assumir valores entre 0 e 30000.
Y_MAX: Variável do tipo REAL que determina o valor máximo assumido pela saída da função PID. Poe assumir valores entre 0 e 30000.
MANUAL: Variável do tipo BOOL que ativa função PID para trabalhar em manual.
RESET: Variável do tipo BOOL que reseta a função PID.
Y: Variável do tipo REAL que representa a saída da função PID. Normalmente a variável vinculada à saída analógica.
LIMITS_ACTIVE: Variável do tipo BOOL que indica que saída da função passou os limites mínimo e máximo.
OVERFLOW: Variável do tipo BOOL que indica que ocorreu estouro da função.


7    Configurando os canais analógicos
7.1    Configurando as entradas analógicas
- Para configurar as entradas analógicas do Duo, ir á aba Recursos e selecionar a opção Configuração do CP.
- Expandir a opção Entradas -> Entradas Analógicas conforme imagem abaixo:

- Selecionar o canal analógico desejado (AI0, AI1, AI2 ou AI3). Ao selecionar um canal, a janela de configuração com as opções para seleção da faixa de trabalho, filtro e fundo de escala é apresentada.
- Configurar conforme desejado. No tutorial foram utilizadas as configurações acima.

7.2    Configurando as saídas analógicas
- Para configurar as saídas analógicas do Duo, ir á aba Recursos e selecionar a opção Configuração do CP.
- Expandir a opção: Saídas -> Saídas Analógicas conforme imagem abaixo:

- Selecionar o canal analógico desejado (AO0 ou AO1). Ao selecionar um canal, a janela de configuração com as opções para seleção da faixa de trabalho e fundo de escala é apresentada.
- Configurar conforme desejado. No tutorial foram utilizadas as configurações acima.


7.3    Convertendo as entradas e saídas analógicas
- Como as variáveis de entrada e saída da função PID são do tipo REAL e as entradas e saídas analógicas são do tipo WORD se faz necessário realizar uma conversão.
- A entrada analógica deve ser convertida para uma variável do tipo REAL enquanto a saída da função PID que é em REAL deve ser transformada para WORD e movimentada para a saída analógica.

7.3.1    Convertendo de WORD para REAL
- Antes do bloco PID sugere-se inserir uma nova lógica. Para isto utilize o botão  disponível na barra de ferramentas.
- Dentro da lógica criada, inserir uma instrução com ENABLE.
- Será incluída uma instrução AND. Selecionar a palavra AND e pressionar a tecla F2 do computador.
- O Assistente de entrada será aberto. Selecionar a função WORD_TO_REAL conforme imagem abaixo:
- Clicar em OK.
- Na entrada da instrução colocar a entrada analógica utilizada na aplicação e na saída da instrução colocar a variável do tipo REAL que está na entrada ACTUAL da função PID. Exemplo:

7.3.2    Convertendo de REAL para WORD
- Antes do bloco PID sugere-se inserir uma nova lógica. Para isto utilize o botão disponível na barra de ferramentas.
- Dentro da lógica criada, inserir uma instrução com ENABLE.
- Será incluída uma instrução AND. Selecionar a palavra AND e pressionar a tecla F2 do computador.
- O Assistente de entrada será aberto. Selecionar a função WORD_TO_REAL conforme imagem abaixo:
- Clicar em OK.
- Na entrada da instrução colocar a variável do tipo REAL que está na saída Y da função PID e na saída da instrução colocar a saída digital utilizada na aplicação. Exemplo:


8    Configurando as tarefas
- Com o projeto estruturado, devem-se configurar as tarefas que o CP irá executar.
- As tarefas podem ser executadas por ciclo de tempo, ou por eventos (trigger).
- Ir à aba Recursos localizada na parte inferior do software e selecionar a opção Configuração de tarefas.
- Selecionar a opção PRINCIPAL e configurar os atributos da tarefa.
- No tutorial foi atribuído que a função será do tipo Cíclico e o intervalo de tempo que será executada será a cada 100ms.

8.1 Enviando o projeto
- Para enviar o projeto desligue o CP e conecte o cabo AL-1715 na porta COM1 (RS232) do Duoe a outra extremidade na porta serial do computador.
- Energizar o CP.
- Ir ao menu: Comunicação -> Login.
- Uma mensagem informando que o projeto foi modificado e se é desejado realizar o download será apresentada. Clicar em Sim.
- O projeto será enviado. Ao final da transmissão a tela será fechada. Caso ocorra algum erro uma mensagem será mostrada.

8.2 Colocando o CP em Run
- Com o projeto carregado no CP é necessário dar o comando para executar a aplicação, ou seja, o CP deve estar em modo Run.
- Para colocar o CP em Run ir ao menu: Comunicação -> Run, ou pressione a tecla F5 do teclado do computador.
- A aplicação estará rodando, sendo permitido através do software de programação, monitorar e forçar valores no CP.
- O tutorial em anexo a este documento já possui as variáveis com valores iniciais, sendo necessário apenas entrar com valores analógicos para ver a função PID atuar.

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