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EXPEDIENTE

PROFINEWS BRASIL
Edição nº 25 - Julho 2011

PROFINEWS BRASIL é uma publicação eletrônica bimestral da ASSOCIAÇÃO PROFIBUS, distribuída a seus associados, fornecedores e usuários das tecnologias PROFIBUS e AS-i.

 

DIRETORIA EXECUTIVA 2009/2012

Marco Padovan (Sense)
Diretor Presidente

Leandro Torres (SMAR)
Diretor Vice Presidente Tesoureiro

Robert Gries Drumond (Siemens)
Diretor Vice Presidente Secretário

Adriano Oliveira (SMAR)
Diretor de Marketing

Silas Anchieta
Diretor Executivo

 

JORNALISTA RESPONSÁVEL

Sílvia Bruin Pereira
(MTb 11.0065 / MS 5936)

Os artigos assinados são de exclusiva responsabilidade de seus autores. É vedada a reprodução total ou parcial dos textos e ilustrações desde newsletter, sob pena de sanções legais. São tomados todos os cuidados razoáveis na preparação do conteúdo das matérias e, caso haja enganos em textos ou desenhos, será publicada errata na primeira oportunidade.

 


Associação PROFIBUS
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ARTIGO TÉCNICO

Conecte o LabVIEW a qualquer rede industrial e CLP

Introdução

Os Controladores Program√°veis para Automa√ß√£o (PACs) da National Instruments e o LabVIEW podem acrescentar uma ampla variedade de funcionalidades para CLPs e sistemas industriais existentes. Monitoramento de condi√ß√£o de m√°quina, medi√ß√Ķes anal√≥gicas de alta velocidade e aplica√ß√Ķes personalizadas de Vis√£o s√£o alguns dos exemplos de aplica√ß√Ķes t√≠picas de PAC. A comunica√ß√£o entre os dois sistemas √© extremamente importante e deve ser simples, eficaz e muitas vezes determin√≠stica. Este artigo vai mostrar os diferentes m√©todos para conectar o LabVIEW e os PACs da National Instruments a qualquer rede industrial, dispositivo e PLC.

 

E/S Digitais e Analógicas

Talvez a maneira mais simples de integrar PACs da National Instruments com CLPs existentes √© atrav√©s de E/S Digitais e Anal√≥gicas. Todas as plataformas PAC da National Instruments t√™m E/S digitais dispon√≠veis. A quantidade m√≠nima de E/S digitais em uma plataforma PAC da NI est√° no NI Compact Vision System . O Compact Vision System oferece 15 entradas digitais e 14 sa√≠das digitais. Com E/S digitais, voc√™ pode comunicar dados atrav√©s de uma variedade de m√©todos. O m√©todo mais simples seria mudar uma √ļnica linha digital, permitindo-lhe enviar um bit de dados com algum status, ou aprova√ß√£o/reprova√ß√£o. Se precisar enviar mais informa√ß√Ķes, como c√≥digos de erro, um valor, ou implementar handshaking, v√°rias linhas de E/S digitais ou portas podem ser usadas. Com linhas de E/S digitais, voc√™ pode ler e escrever at√© 256 valores distintos. Finalmente, voc√™ pode gerar pulsos em uma linha digital. Gera√ß√£o de pulso pode ser usada para temporiza√ß√£o precisa no acionamento de dispositivos de automa√ß√£o, tais como atuadores e PLCs.

E/S anal√≥gicas tamb√©m s√£o uma boa op√ß√£o para a comunica√ß√£o entre um PAC da NI e um PLC. Com E/S anal√≥gicas, voc√™ pode enviar uma quantidade muito maior de dados atrav√©s de uma √ļnica linha. Com um DAC de 16 bits, voc√™ pode enviar milhares de valores distintos em uma √ļnica linha. E/S anal√≥gicas s√£o boas para o envio de mudan√ßas incrementais com um valor espec√≠fico e utilizando o m√≠nimo de fios. Uma das desvantagens do uso de E/S anal√≥gicas para a comunica√ß√£o √© a possibilidade de ru√≠do e a integridade do sinal. Se o seu sistema PAC ou PLC est√° sobre o ch√£o de f√°brica, pode haver muitos ru√≠dos que alteram o valor do sinal que voc√™ est√° tentando ler ou escrever. Usar produtos de aquisi√ß√£o de dados isolados pode ajudar a proteger seus dados de malhas de terra, picos de tens√£o e ambientes ruidosos.


Figura 1 ‚Äď Integra√ß√£o entre o NI CompactRIO e o Allen-Bradley Control Logix com E/S Digitais.

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Modbus TCP e Modbus Serial

Modbus TCP e Modbus Serial s√£o dois dos protocolos/redes industriais mais utilizados no mercado. O NI LabVIEW introduziu o suporte nativo a Modbus TCP e Modbus Serial em qualquer porta Ethernet ou serial com dois toolkits adicionais do LabVIEW: LabVIEW Real-Time e LabVIEW DSC.  Qualquer um destes m√≥dulos permite que voc√™ crie um servidor de E/S Modbus TCP ou Modbus Serial  atrav√©s de um assistente de configura√ß√£o gr√°fico. Com apenas alguns cliques no mouse, voc√™ pode criar um Modbus Mestre ou Escravo e especificar os diferentes registradores para ler e escrever.

Se voc√™ estiver usando uma vers√£o antiga do LabVIEW ou n√£o tiver os toolkits LabVIEW Real-Time ou DSC, voc√™ pode usar a Biblioteca LabVIEW Modbus, que fornece um conjunto de VIs de baixo n√≠vel para criar aplica√ß√Ķes Modbus Mestre ou Escravo com qualquer porta ethernet ou serial. Para baixar esta biblioteca gratuita, use o link a seguir.
Modbus TCP tamb√©m √© uma ferramenta √ļtil para a utiliza√ß√£o de gateways para uma grande variedade de op√ß√Ķes de conectividade. Para obter mais informa√ß√Ķes sobre este assunto, consulte a se√ß√£o gateways deste artigo.
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Placas de Comunicação

Ao usar um computador desktop padrão ou um chassi PXI, você pode tirar vantagem dos slots PCI ou PXI disponíveis para encaixar placas de comunicação. Algumas das vantagens do uso de placas de encaixe incluem:

  • Comunica√ß√£o direta com as redes industriais existentes, fornecendo conectividade a todos os componentes conectados
  • Comunica√ß√£o determin√≠stica com o processador
  • Fun√ß√Ķes de alto n√≠vel (API) para o desenvolvimento r√°pido de aplica√ß√£o

A National Instruments oferece  placas de comunica√ß√£o para PCI, PXI e PCMCIA para as seguintes redes industriais; PROFIBUS, DeviceNet, CANopen, CAN, Serial (RS232, RS422 e RS485) e FOUNDATION Fieldbus. As se√ß√Ķes a seguir ir√£o cobrir os diferentes tipos de placas de comunica√ß√£o.

 

Interfaces PROFIBUS

O PROFIBUS foi desenvolvido em 1989 e é um dos tipos de barramentos mais populares do mundo. Com mais de 20.000.000 de nós instalados, o PROFIBUS é o mais popular na Europa e é o padrão usado em CLPs da Siemens.

 


Figura 2 ‚Äď Interfaces PROFIBUS PXI e PCI da NI.

A interface PROFIBUS PCI e PXI   da NI conecta os controladores baseados em PC nas redes industriais PROFIBUS como poderosos mestres ou escravos. A interface PROFIBUS da NI inclui um driver do NI LabVIEW para interface homem-m√°quina (IHM) e aplica√ß√Ķes SCADA. Voc√™ pode realizar o teste automatizado do dispositivo PROFIBUS usando estas interfaces. Estas interfaces acompanham um driver baseado em VISA que funciona em LabVIEW e LabVIEW Real-Time.

Se voc√™ estiver usando um PAC da NI que n√£o tenha um slot de expans√£o PCI ou PXI, voc√™ pode usar um  gateway de outro fabricante para conectar o LabVIEW a redes e dispositivos PROFIBUS.

 

Links Relacionados:

 

Interfaces DeviceNet

DeviceNet √© comumente usado em aplica√ß√Ķes industriais e √© uma solu√ß√£o simples, de rede aberta, que permite at√© 64 dispositivos  se comunicarem uns com os outros em um barramento √ļnico, reduzindo o custo e a complexidade da fia√ß√£o e instala√ß√£o de dispositivos de automa√ß√£o e fornecendo a interoperabilidade de componentes similares de diversos fornecedores. O DeviceNet √© baseado na camada f√≠sica Controller Area Network (CAN) e √© uma solu√ß√£o de baixo custo para conectar dispositivos industriais, tais como sensores fotoel√©tricos, leitores de c√≥digo de barras, E/S, PCs industriais, CLPs, displays e interfaces homem m√°quina (IHM) a uma rede. A conectividade direta proporciona uma melhor comunica√ß√£o entre dispositivos, bem como diagn√≥sticos de dispositivos atrav√©s de interfaces de E/S.

As interfaces DeviceNet da National Instruments podem funcionar tanto como um mestre (scanner) quanto como um escravo. As interfaces DeviceNet da NI s√£o oferecidas nas formas PCI, PXI, e PCMCIA e usam o conector industrial padr√£o combicon de 5 pinos para acessar dispositivos redes DeviceNet. A placa PXI DeviceNet √© compat√≠vel com o LabVIEW Real-Time para controle e comunica√ß√£o determin√≠stica nas redes e dispositivos DeviceNet. Todas as placas DeviceNet acompanham o driver NI-DNET, o qual fornece fun√ß√Ķes de alto n√≠vel, f√°ceis de usar para o desenvolvimento r√°pido de aplicativos. Al√©m disso, o NI-DNET oferece dois utilit√°rios para instala√ß√£o e configura√ß√£o de rede; Configurator e Analyzer.



Figura 3 ‚Äď Interfaces DeviceNet da National Instruments.

As interfaces DeviceNet da National Instruments s√£o uma √≥tima solu√ß√£o para adicionar funcionalidade a uma rede DeviceNet existente. Por exemplo, se voc√™ quiser adicionar monitoramento de condi√ß√£o de m√°quina para proteger seu equipamento, voc√™ pode usar um PC ou chassi PXI com o NI LabVIEW e placas de Aquisi√ß√£o de Sinais Din√Ęmicos para realizar o monitoramento de m√°quinas e an√°lises. Voc√™ poderia ent√£o passar as informa√ß√Ķes pertinentes ao DeviceNet mestre (geralmente um CLP) com uma placa DeviceNet da NI no modo escravo, integrando os dois sistemas em uma √ļnica rede.

NI DeviceNet Configurador:  O Configurator √© uma poderosa ferramenta de configura√ß√£o com suporte a Electronic Data Sheet (EDS). Cada dispositivo DeviceNet tem seu pr√≥prio arquivo EDS, que √© disponibilizado pelo fabricante do dispositivo. O Configurator pode procurar uma rede DeviceNet para determinar informa√ß√Ķes sobre os dispositivos conectados, carregar os arquivos EDS relacionados automaticamente, escrever e ler os par√Ęmetros do dispositivo e alterar o MAC ID de um dispositivo.

NI DeviceNet Analisador:  O Analyzer monitora a rede DeviceNet e interpreta as mensagens CAN capturadas de acordo com o protocolo DeviceNet. Ele exibe as mensagens juntamente com seus par√Ęmetros. Voc√™ pode exibir certos tipos de mensagens usando filtros poderosos e op√ß√Ķes de busca. Voc√™ tamb√©m pode obter as estat√≠sticas de mensagem no Analyzer. O Analyzer √© √ļtil para solu√ß√£o de problemas e an√°lises em redes e sistemas DeviceNet.

Se voc√™ estiver usando um PAC da NI que n√£o tem dispon√≠vel uma placa DeviceNet, voc√™ pode usar um gateway de outro fabricante para conectar o LabVIEW a uma rede ou dispositivo DeviceNet. Consulte a se√ß√£o Gateway de Outros Fabricantes abaixo para mais informa√ß√Ķes.

 

Links Relacionados:

 

Interfaces CANopen

CANopen √© um protocolo de n√≠vel superior com base na camada f√≠sica CAN e foi desenvolvido como uma rede embarcada padronizada, com capacidade de configura√ß√Ķes extremamente flex√≠veis. Originalmente concebido para aplica√ß√Ķes de controle de movimento, o protocolo CANopen √© comum em muitos segmentos da ind√ļstria, incluindo equipamentos m√©dicos, ve√≠culos off-road, transportes p√ļblicos e automa√ß√£o predial.

Para funcionalidades CANopen mestre, a National Instruments oferece a CANopen LabVIEW Library, que fornece fun√ß√Ķes no NI LabVIEW de alto n√≠vel para criar aplica√ß√Ķes CANopen mestre. Como as fun√ß√Ķes CANopen trabalham em cima do driver NI-CAN, todos os dispositivos de alta velocidade CAN S√©rie 2 da National Instruments para PCI, PXI e PCMCIA podem funcionar como interfaces CANopen mestre.



Figura 4 ‚Äď Interfaces CANopen da National Instruments.

A NI CANopen LabVIEW Library fornece a funcionalidade que cobre todo o espectro de aplica√ß√Ķes CANopen mestre, incluindo transmiss√£o e recep√ß√£o de objetos de servi√ßo de dados (service data objects ‚Äď SDOs) e objetos de processo de dados (process data objects ‚Äď PDOs), gerenciamento de rede, pulsa√ß√£o e n√≥ de prote√ß√£o, emerg√™ncias e objetos de sincroniza√ß√£o. Com estas fun√ß√Ķes, voc√™ pode criar aplicativos que aderem plenamente √† norma CAN in Automation (CIA) DS310.

A LabVIEW CANopen Library também trabalha com as unidades de movimento NI SoftMotion Controller for CANopen, ajudando os engenheiros a facilmente adicionar qualquer E/S CANopen em suas redes CANopen de movimento. O NI SoftMotion Controller é uma engine soft-motion que ajuda os engenheiros a fazer a interface entre o driver NI-Motion e unidades inteligentes distribuídas. Os engenheiros agora podem programar unidades Accelnet e Xenus da Copley baseadas em CANopen com a API NI-Motion de fácil utilização no LabVIEW.

Se voc√™ estiver usando um PAC da NI que n√£o tem dispon√≠vel uma placa CANopen, voc√™ pode usar um gateway de outro fabricante para conectar o LabVIEW a redes e dispositivos CANopen. Consulte a se√ß√£o Gateway de outros fabricantes abaixo para mais informa√ß√Ķes.
Links Relacionados:

 

Interface Serial (RS232, RS422, e RS485)

Serial é um protocolo de comunicação padrão em quase todo PC. A maioria dos computadores desktop e laptop incluem uma ou mais portas seriais RS232. Serial é também um protocolo comum de comunicação para instrumentação em muitos dispositivos e numerosos dispositivos compatíveis com GPIB que vêm com uma porta RS232. Além disso, você pode usar comunicação serial para adquirir os dados em conjunto com um dispositivo de amostragem remota. Enquanto o RS232 é o protocolo serial mais comum, RS422, RS485 também são protocolos seriais comumente usados.

Vis√£o Geral sobre produtos Seriais da National Instruments:  A National Instruments √© l√≠der de mercado para controle de instrumentos e oferece uma linha completa de produtos de interfaces Seriais para protocolos RS232, RS422 e RS485. A NI oferece interfaces Seriais com uma grande variedade de barramentos de computador, fornecendo interfaces para PCI, PXI, PCMCIA, ExpressCard/34, USB e Ethernet. Todas as interfaces Seriais da National Instruments s√£o totalmente configur√°veis por software. Al√©m disso, os hardware Seriais da NI oferecem recursos tais como taxas de transmiss√£o flex√≠veis, controle de fluxo por hardware e as interfaces seriais PCI e PXI t√™m utiliza√ß√£o m√≠nima da CPU por meio de transfer√™ncias DMA e est√£o dispon√≠veis com isolamento opcional de 2000 V.



Figura 5 ‚Äď Interfaces Seriais da National Instruments.

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OPC

OLE para Controle Processo (OPC) é o nome original de um padrão desenvolvido em 1996 para automação industrial. O padrão foi especificado para comunicação de dados da planta em tempo real entre dispositivos de controle de diferentes fabricantes.

O padrão agora é mantido pela Fundação OPC e foi renomeado como padrão OPC Data Access. A versão atual da especificação OPC Data Access é OPC Data Access 3.0.

O OPC foi projetado para superar os aplicativos Windows e hardware baseados em controle de processos e aplica√ß√Ķes de software. √Č um padr√£o aberto que permite acessar dados de campo em dispositivos de ch√£o de f√°brica. O objetivo do OPC √© definir uma interface comum que pode ser utilizada em aplica√ß√Ķes SCADA, IHM, ou pacotes de software personalizados.



Figura 6 ‚Äď OPC foi projetado para melhorar a conectividade do sistema da empresa.

LabVIEW como um servidor OPC Server:  Com o LabVIEW, voc√™ pode publicar qualquer dado que voc√™ tem de um servidor OPC nativo usando a vari√°vel compartilhada. Usando esse m√©todo, voc√™ pode publicar qualquer dado que voc√™ tem em LabVIEW para qualquer aplica√ß√£o que pode atuar como um cliente OPC.

Adicionando OPC Client no LabVIEW:  O LabVIEW Datalogging and Supervisory Control (DSC) Module amplia o ambiente de desenvolvimento gr√°fico do LabVIEW com funcionalidades adicionais para o desenvolvimento de sistemas de medi√ß√£o, controle e aplicativos de monitora√ß√£o com alto n√ļmero de canais. O M√≥dulo DSC fornece ferramentas para o ambiente LabVIEW, facilitando a cria√ß√£o de  gr√°ficos de  hist√≥rico ou gr√°fico de tend√™ncias em tempo real, melhora a seguran√ßa dos pain√©is frontais, log de dados, adiciona alarme e seguran√ßa para vari√°veis compartilhadas. Al√©m disso, um dos maiores recursos que o M√≥dulo LabVIEW DSC oferece √© a capacidade do LabVIEW funcionar como um cliente OPC, fornecendo conectividade para qualquer servidor OPC. O M√≥dulo DSC encontra todos os servidores OPC instalados no computador e l√™ todas as informa√ß√Ķes dispon√≠veis sobre o servidor. Para obter mais informa√ß√Ķes sobre o m√≥dulo LabVIEW DSC, por favor, consulte os links abaixo.

Publica√ß√£o de Dados do NI Data Acquisition (DAQ) como servidor OPC:  Enquanto o M√≥dulo LabVIEW DSC √© necess√°rio para adicionar as funcionalidades de cliente OPC para LabVIEW, NI-DAQmx driver fornece a capacidade de publicar os dados de qualquer dispositivo DAQ National Instruments com um servidor OPC, simplificando a cria√ß√£o de aquisi√ß√£o de dados distribu√≠da e aplica√ß√Ķes de controle.

Publica√ß√£o de dados da NI FieldPoint e Compact FieldPoint como OPC Server:  Similar ao NI-DAQmx, o driver FieldPoint tamb√©m cont√©m um OPC server que permite que voc√™ publique seus dados para qualquer OPC Client. Portanto, se dois computadores est√£o ligados em rede √© poss√≠vel que um OPC Client em um computador acesse o FieldPoint conectado como OPC Server.
Links Relacionados:

 

Gateways de terceiros

Qualquer computador ou controlador de automação programável NI (PAC) com uma porta Ethernet ou serial pode se comunicar com PLCs, sensores inteligentes, atuadores e uma grande variedade de redes industriais usando gateways de terceiros. Com o módulo DSC, módulos em tempo real ou com a biblioteca Modbus para LabVIEW da National Instruments você pode usar qualquer porta Ethernet ou serial como Modbus TCP ou Modbus serial mestre ou escravo. Usando esta biblioteca e qualquer um dos gateways especificados abaixo, você pode se comunicar facilmente com os equipamentos existentes em qualquer rede industrial na sua aplicação com LabVIEW.



Figura 7 ‚Äď Gateways HMS, Hilscher e Woodhead.

 


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