Utilização de diagnóstico nas aplicações

1    Descrição da Aplicação

Este documento descreve a importância de utilizar diagnósticos nas aplicações dos Controladores Programáveis (CPs).

O objetivo principal é orientar o programador a fazer configurações importantes no CPs e utilizar os diagnósticos para entender e solucionar problemas.

É comum encontrar aplicações sem o uso de diagnósticos, pois não impede o funcionamento. Contudo, a utilização deste recurso poderá facilitar o entendimento da aplicação e diminuir tempo de manutenção do sistema.

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.

Este tutorial mostrará a configuração do CP AL2004 utilizando diagnósticos internos do CP (FSTCP), rede Alnet II RS485 (F-ALNET2), rede Alnet II Ethernet (F-ETHER e rede PROFIBUS (FDIAG).

Por analogia é possível utilizar esses conceitos em outros equipamentos, como: PICCOLO, QUARK, PONTO, FBs, DUO e outros.

Para o desenvolvimento deste tutorial, utilizamos a Jiga de Redundância Altus que geralmente é demonstrada em feiras e apresentações diversas. Contudo, para compatibilizar em aplicações simples, utilizamos apenas um bastidor (sem redundância) e apenas um mestre PROFIBUS e uma interface Ethernet.

Este Tutorial não visa à construção de uma aplicação com PROFIBUS ou Ethernet, para isso o programador deverá consultar os manuais de programação e utilização dos produtos citados. Sendo assim, estamos considerando uma aplicação já em funcionamento, isto é:

- Equipamentos devidamente instalados;

- Utilização de cabos adequados;

- Alimentação de todos os componentes em devida ordem;

- Todos os programas adequados e possivelmente na última versão;

O processo de configuração deve seguir as seguintes etapas:

- Entendimento da Arquitetura;

- Definição da necessidade de utilização dos diagnósticos;

Neste documento, adota-se uma arquitetura de referência, utilizando uma interface Ethernet comunicando com o MasterTool e uma rede PROFIBUS com dois escravos. Esta arquitetura não é fixa, mas apenas um exemplo para a utilização dos diagnósticos.

Para rede Ethernet, sugerimos a leitura do documento NAP103 – Nota de Aplicação para configurar redes Ethernet.

Todas as documentações estão disponíveis no site www.altus.com.br. 


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 programadores necessários para instalar e configurar o tutorial:
• AL3630 – Bastidor Duplo Euro Série AL2000 com três posições inteligentes;
• AL2004 – UCP AL2004 - 2048 Entradas/Saídas (E/S) Digitais 1MB Flash;
• AL3406 – Interface de Rede Mestre PROFIBUS DP;
• AL3412 – Interface de Rede Alnet II Ethernet;
• PO5063V5 – Cabeça Rede Campo Escravo PROFIBUS DP Redundante;
Poderão ser utilizadas outras Cabeças de Rede e com várias configurações de Entradas e Saídas.
• PO2132 – Modulo de Saída Universal
• AL2431 – Repetidor Ótico FOCOS - PROFIBUS
• AL1342 – Cabo serial de Programação da UCP AL2004
• AL1726 – Cabo serial de Programação do AL3406
• AL2319 – Cabo de Cross Ethernet para comunicação com AL3412;
• MT4100 – MasterTool Programming – Programa para desenvolver aplicativo para UCP
AL2004
• AL3865 – PROFITool – programa para desenvolver aplicação do AL3406;
Este Tutorial não substitui os manuais dos produtos envolvidos nesta arquitetura, apenas complementa o conteúdo. 


3    Entendendo a Arquitetura PROFIBUS DP Utilizada
- Abaixo segue um esboço da arquitetura utilizada. Através dos arquivos do MasterTool e do PROFITool é possível verificar detalhadamente quais foram todos os equipamentos instalados. 
- Conforme o manual do AL-3406 (Mestre PROFIBUS) e do AL-3865 (PROFITool, configurador PROFIBUS), para este mestre é necessário ter a configuração abaixo: 
- Para configurações redundantes com redes óticas, é extremamente importante configurar os tempos de Watchdog, varredura, retentativas, entre outros parâmetros. Verifique os manuais dos dispositivos.
- Para nível de estudo, estaremos analisando os diagnósticos do CP e do Escravo 3 e o último cartão de saída analógica.  
- A figura acima representa a configuração do escravo 3 (Station Address 3), cartão PO2132 está na posição 7 (Slot 7) e configurado as quatro saídas como 4-20mA (Parameter Data - Value). 
- Após a importação do arquivo PO5063V5.pb para o MasterTool, aparecerá a tela acima para realizar configurações no mestre PROFIBUS.
- Uma observação, para esta aplicação, mesmo não sendo redundante, como foi utilizada o PO5063V5 (Escravo Redundante), foi necessário informar que há redundância PROFIBUS.
- Para aplicações que utilizem PO5063 ou PO5063V1, não é necessário essa configuração e nem carregar módulos redundante no PROFITool.
- Abaixo segue a configuração da função F-3406.085: 
- Como foi utilizada remota redundante, como explicado anteriormente, na configuração da função foi colocado o operando de barramento %R0001 para habilitar a redundância. Desta forma, não haverá problema na utilização do PO5063V5.
- Parâmetros de Entrada:
%R0000 – Posição da Interface Mestre PROFIBUS (AL3406)
%R0001 – Posição da Interface Mestre PROFIBUS Redundante, quando houver.
%M8501 – Diagnósticos do Mestre PROFIBUS Principal
%M8501 + 1 – Diagnóstico do Mestre PROFIBUS Redundante.
- Na utilização das memórias de diagnósticos, mesmo se não estiver utilizando redundância, devem-se reservar as memórias de diagnósticos, pois a função realiza consistência dos parâmetros.
- TAB_PB – Tabela de Diagnóstico dos escravos PROFIBUS. Deve ser declarada com no mínimo 75 posições (no módulo C000).
%KM0000 – Ativa recepção de diagnostico e inibe redundância de mestre.
%M8500 – Operando reservado para utilização da função (controle interno). 
- Na figura abaixo mostra novamente a função F-3406.085 com a chamada da subrotina de diagnostico P-DIAG.001. 
- Na lógica 000 é realizada a chamada da Função PROFIBUS. Com os sinais de entradas é possível desabilitar (PF_HAB), desativar (PF_ATIVA) ou inibir forçamento (PF_INIB) via MasterTool, Supervisório ou IHM a rede PROFIBUS. Através das saídas é possível verificar se a função está funcionando corretamente (PF_SUS) ou se apresenta erros de parâmetros (PF_ERP) ou de processamento da função (PR_ERF).
- Na lógica 001 é realizada a chamada do procedimento (subrotina) que faz a leitura dos diagnósticos. 

4 F-DIAG.015 – Utilizando Diagnósticos da Rede PROFIBUS
- Para facilitar a implementação em programas já existentes, todas as funções estão utilizando memórias acima do operando %M8000. Em caso de variáveis auxiliares, foram utilizadas acima do operando ¥00.
- Todas as variáveis foram documentadas e na planilha de Relatório de Operandos também estão indicando as páginas que devem ser acessadas nos respectivos manuais. Veja a figura abaixo: 
- Após a configuração da F-3406.085 e todos os dispositivos instalados corretamente, a rede PROFIBUS entrará em funcionamento. Desta forma, basta a configurar a função F-DIAG.015.
- Abaixo veja a configuração da F-DIAG.015: 
 
- Parâmetros de Entrada:
TAB_PB – Tabela de diagnóstico dos escravos PROFIBUS. A mesma utilizada na chamada da função F-3406.085. Atentar que para topologias que existam mais de uma interface PROFIBUS em redes não reduntante, deverá ter uma chamada da função F-3406.085 para cada mestre PROFIBUS e uma chamada F-DIAG.015 para cada escravo PROFIBUS.
%KM0003 – Endereço do escravo PROFIBUS
%M8076 – Endereço dos diagnósticos da Cabeça PROFIBUS (PO5063). Deve-se considerar 40 operandos, sendo que os 20 primeiros serão para a Cabeça PROFIBUS Principal e os demais 20 para a Cabeça PROFIBUS Reserva (em caso de rede redundante). Mesmo que seja uma rede simples, deverão ser consideradas 40 variáveis.
%M8116 – Endereço dos diagnósticos dos módulos de E/S do barramento. Deve-se considerar 100 variáveis, sendo que cada módulo ocupará 5 destas. Considerando o pior caso, onde uma remota PROFIBUS poderá ter 20 módulos de E/S, desta forma 5 x20 = 100. Mesmo que não esteja sendo utilizados todos os módulos, essas variáveis deverão ser consideradas reserva para expansão futura.
%R0000 e %R0001 são os endereços dos mestres PROFIBUS (principal e redundante – caso exista).
- A figura abaixo verifica se a tabela de diagnóstico dos escravos, configurada na função F3406.085 está cheia. Quando há muitos diagnósticos na rede, a função preenche a tabela e o bit %M8501.8 (neste caso) é ativado. A instrução MOT movimenta ZERO para a primeira posição da tabela, informando que poderá ser preenchida com novos diagnósticos e a instrução CON indica quantas vezes esse evento aconteceu, este último é apenas para monitorar o funcionamento do bit %M8501.8, visto que só fica energizado por uma varredura. 
- Abaixo segue a figura mostrando o funcionamento da F-DIAG.015. Observe que a tabela de monitoração está selecionada o operando %M8080. Os comentários deste operando aparece no rodapé da imagem, para facilitar o entendimento. Na página 85 do manual do PO5063 (escravo que estamos utilizando) mostrará o que significa cada bit destas memórias.
- O operando %M8080 foi escolhido intencionalmente neste exemplo, conforme indicação do manual ele representa que existem dois módulos ausentes, no caso o primeiro e segundo módulo. Vejam as figuras abaixo:  
- Detalhamento do Diagnostico, veja abaixo: 
- Para tornar o tutorial mais esclarecedor, tiramos uma foto da bancada na hora deste diagnostico. Repare que existem dois módulos ausentes. 
- O último módulo, como verificamos nas configurações, é o PO2132. Repare que no PROFITool o módulo foi configurado como saída de Corrente 4-20mA, contudo, fisicamente não temos nenhum equipamento instalado. Desta forma teremos diagnósticos neste cartão. Veja as figuras abaixo. Novamente os operandos selecionados foram escolhidos para facilitar o entendimento e mostrar a documentação no rodapé da imagem.
- Os operandos %M8151 a %M8154 representam os diagnósticos do sétimo cartão, o PO2132.
- Entendendo melhor os diagnósticos:
%M8151b1 = BYTE 0 (ZERO) do Diagnostico PROFIBUS
%M8151b0 = BYTE 1 (UM) do Diagnostico PROFIBUS
%M8152b1 = BYTE 2 (DOIS) do Diagnostico PROFIBUS
%M8152b0 = BYTE 3 (TRES) do Diagnostico PROFIBUS
%M8153b1 = BYTE 4 (QUATRO) do Diagnostico PROFIBUS
%M8153b0 = BYTE 5 (CINCO) do Diagnostico PROFIBUS
%M8154b1 = BYTE 6 (SEIS) do Diagnostico PROFIBUS
%M8154b0 = BYTE 7 (SETE) do Diagnostico PROFIBUS
- A figura abaixo mostra o BIT 2 (DOIS) dos BYTES 2, 3, 4 e 5 em nível lógico 1 (UM). 
- Conforme o manual do PO2132, veja a figura abaixo, mostra que o diagnostico refere-se à saída de corrente aberta. 
- Nesta primeira etapa, estudamos a F-DIAG.015 com o objetivo de auxiliar os desenvolvedores a utilizar as informações que os CPs disponibilizam a favor do processo, facilitando a localização, entendimento e ações sobre os problemas que poderão ocorrer numa planta PROFIBUS. 

5    F-STCP.044 – Utilizando os Diagnósticos da UCP do Sistema
- A função F-STCP.044 é responsável por disponibilizar os diagnósticos internos da UCP. Através do MasterTool é possível configurar essa função para todos os CPs (Quark, Piccolo, AL-2000, Ponto e Grano).
- Na figura abaixo mostra a configuração desta função, sendo simples, bastando um operando do tipo tabela. Neste caso foi criada o operando %TM253 com o tag TAB_ST. 
- O contato ST_HAB tem a função de desligar ou ligar a função, caso julguem pertinente. As saídas ST_SUS e ST_ERR informam sucesso ou erro da função respectivamente.
- Uma forma fácil de acessar as informações das principais funções do MasterTool é acessando a ajuda, veja a figura abaixo:
- No exemplo abaixo estamos monitorando o operando TAB_ST, onde temos informações sobre os estados do CP. Para melhor entendimento, a janela Informações nos mostra falha na bateria, para ser mais preciso "Bateria do CP descarregada".
- Logo em seguida uma cópia do manual da F-STCP.044 informando o significado os códigos possíveis na posição 12 da tabela.
- Para facilitar o entendimento dos diagnósticos, é muito importante o desenvolvedor estudar os diagnósticos em binário (BIN), octal (OCT), decimal (DEC) e hexadecimal (HEX). Dependendo da quantidade de diagnósticos, fica mais fácil a interpretação sabendo alternar entre as bases numéricas.
- O exemplo abaixo está sendo monitorado no formato hexadecimal - HEX.

6    F-ALNET.032 – Utilizando os Diagnósticos da Rede Alnet II
- A função F-ALNET.032 é responsável por disponibilizar os diagnósticos internos da Rede Alnet II RS485.
- Através do MasterTool é possível configurar essa função nas UCPs QK2000, AL-2000, AL2002, AL-2003, AL-2004 e PX2004
- A figura abaixo mostra a configuração desta função, sendo simples, bastando um operando do tipo tabela. Neste caso foi criado o operando %TM252 com o tag TAB_AL. 
- O contato AL_HAB tem a função de desligar ou ligar a função, caso julguem pertinente. A saída AL_INI indica SUCESSO e é responsável por ZERAR todos os diagnósticos quando a função entrar em funcionamento. AL_ERR informa erro da função, como por exemplo, parâmetros errados.
- Uma forma fácil de acessar as informações das principais funções do MasterTool é acessando a ajuda, como visto anteriormente.
- Na figura abaixo fica claro que a tabela TAB_AL tem as mesmas informações obtidas através do MasterTool no menu: Comunicação -> Estado -> Alnet II. 
- A próxima figura mostra o APENDICE A do manual da Rede Alnet II. Este pode ser obtido no site www.altus.com.br, no manual MU207002.pdf. 

- Essas informações são muito importantes para encontrar problemas na rede tanto na parte física quanto no software. 


7 F-ETHER.094 – Utilizando os Diagnósticos da Rede Alnet II Ethernet
- Este capítulo apresenta a configuração da F-ETHER.094 e mostra que é possível utilizar os diagnósticos para entender a rede.
- É muito importante a consulta dos manuais dos produtos, bem como o documento NAP103, que pode ser encontrado no site www.altus.com.br.
- Logo abaixo veja uma sugestão de configuração da F-ETHER.094. 
- Essa função precisa de três parâmetros de entrada.
TAB_ETH – Tabela que irá receber os diagnósticos do módulo AL-3405 ou AL-3412;
%KM+00018 – Configuração para tratamento de mensagens com múltiplos pacotes e quando AL3405, modo turbo ativado. Vide Características Técnicas dos módulos AL-3405 e AL-3414;
%KM+00032 – Configuração de Time-Out (200ms, representa a unidade 2) + Retentativas (3
vezes, representa a dezena 3) = 2 +30 = 32.
- Abaixo segue a descrição dos contatos:
ETH_HAB – Quando energizado, habilita a utilização da Função;
ETH_I_S – Inicializa a Função, após a saída sucesso for ligada cessa a inicialização de parâmetros e a Placa Ethernet começa a tratar as requisições;
ETH_RST – Esse contato reinicializa a placa fisicamente. Abaixo será apresentada uma lógica onde a placa é reinicializada caso ela não esteja recebendo informações da rede. 
- A figura abaixo apresenta três instruções MOT que estão retirando três informações da Tabela Ethernet, neste caso, dados Transmitidos em Alnet, Recebidos em Alnet e Conexões abertas, ETH_AT1, ETH_AR1 e ETH_CNX respectivamente.
- Na Lógica 002 mostra um programa que copia (a cada 1 segundo) o valor de ETH_AT1 para ETH_AT2, este é uma memória de rascunho que sempre terá o valor de ETH_AT1 com o atraso de 1 segundo. Considerando, neste nosso exemplo, que a rede possui grande tráfego, ETH_AT1 sempre será diferente de ETH_AT2 num período de 30 segundos, caso seja iguais, o contato ETH_RST é ligado, causando a reinicialização da placa. 
- Em aplicações, não usuais, onde existem redes industriais interligadas a redes coorporativas, é comum aparecerem muitas mensagens BroadCast na rede, esse tipo de mensagem em grande quantidade pode ocupar os Buffers das Placas, causando lentidão na comunicação entre CPs, Supervisórios, IHMs e Programadores. Desta forma, a reinicialização da placa esvazia todos os Buffers. 
- É extremamente importante que as redes sejam separadas, desta forma, otimiza-se o tráfego da rede e as placas dos CPs passam a tratar apenas informações de processo. 

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