CLP – Controlador lógico programável

O Controlador Lógico Programável é um computador robusto projetado para o controle de processos industriais e, portanto, utilizado em automação industrial, em inglês: PLC – Programmable Logic Controller. Esses controladores podem automatizar processos específicos, máquinas, ou linhas de produção. O CLP monitora o estado dos dispositivos de entrada, toma decisões baseado no programa nele instalado e comanda o estado dos dispositivos por ele controlado. Exemplo de CLP: Haiwell. 

Praticamente, qualquer linha de produção, máquina ou processo podem ser grandemente melhorados pela utilização de CLPs. Dessa forma, entre os benefícios de se utilizar um CLP estão a capacidade de reprogramação, alteração de sequências, ampliação de linhas, criação de réplicas de máquinas e processos, tudo isso enquanto podemos coletar e comunicar informações vitais.

Como funciona o CLP

O CLP funciona recebendo informações de sensores e dispositivos de entrada, processando os dados e controlando atuadores e dispositivos de saída conforme programas previamente instalados.

CLP - Como funciona

Baseado nas leituras das entradas e saídas o CLP pode registrar dados em tempo real, tais como produtividade de uma máquina ou a temperatura de operação, automaticamente iniciar ou interromper um processo, gerar alarmes no caso de mal funcionamento e muito mais.

Linguagem Ladder

A linguagem Ladder é uma linguagem de programação de CLP que representa um programa por um diagrama gráfico baseado na lógica dos relés, ou seja, parece com o diagrama esquemático de um painel de relés. O nome é baseado no fato de que a representação gráfica do programa lembra o formato de uma escada (ladder em inglês).

Enquanto no início da história dos CLPs a linguagem Ladder era a única linguagem disponível para a programação de CLPs, atualmente outras formas de programação estão padronizadas dentro da norma IEC-61131-3. Entre as novas opções estão a lista de instruções e o diagrama de blocos.

Entradas do CLP

CLP - Controlador lógico programável

Entradas de um CLP são os pontos de conexão onde são ligados os sensores. Podem ser localizados em módulos, no caso de CLPs modulares, ou estar incorporados no gabinete único, no caso de CLPs compactos.

Exemplos de entradas digitais

  • 24 volts CC – tipo P ou N
  • 110 volts CA (triac) ou 220 volts CA (triac)
  • encoder ou contador rápido (5Vcc, 10Vcc ou 24Vcc)

Exemplos de entradas analógicas

  • 0 a 5V ou 0 a 10V
  • 0 a 20 mA ou 4 a 20mA
  • PT100 ou Termopar

Saídas do CLP

Ciclo de varredura do CLP

Saídas de um CLP são os pontos de conexão onde são ligados os atuadores. Podem ser localizados em módulos, no caso de CLPs modulares, ou estar incorporados no gabinete único, no caso de CLPs compactos.

Exemplos de saídas digitais

  • 24 VCC (transistor) – tipo P ou N
  • 110 VCA ou 220 VCA (triac)
  • Relé

Exemplos de saídas analógicas

  • 0 a 5V ou 0 a 10V
  • 0 a 20 mA ou 4 a 20mA

Ciclo de varredura do CLP

O funcionamento dos CLPs é um processo contínuo chamado de varredura. Em cada ciclo de varredura, o equipamento realiza as seguintes atividades:

  • Leitura das entradas
  • Execução das instruções do programa
  • Escrita (atualização) das saídas

A ordem de grandeza do tempo de varredura está entre 1ms e 100 ms, e depende do modelo do CLP e do tamanho do programa. O tempo de varredura cresce com o programa.

Curso de programação de CLP

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Conheça o CLP Haiwell seguindo este passo a passo

Haiwell – O CLP com melhor custo-benefício do mercado

O CLP Haiwell apresenta versatilidade e alto desempenho para as mais diversas aplicações industriais como injeção de plástico, empacotamento, tecelagem, fabricação de medicamentos assim como para aplicações em processos médico-hospitalares, meio-ambiente, saneamento, serviços municipais, gráficas, construção civil, automação predial, sistemas de condicionamento de ar, máquinas CNC, e outros campos do controle e automação. O CLP Haiwell tem sua capacidade expandida através de diversas interfaces que ampliam suas entradas digitais, saídas digitais, entradas analógicas, saídas analógicas, entradas de contagem rápida, saídas digitais de pulso de alta velocidade e portas de comunicação.

CLP Haiwell para automação industrialDiferenciais do CLP Haiwell

  • Suporte técnico Alfacomp
  • Ferramenta gratuita de programação com capacidade de simulação do programa sem necessidade de conectar ao CLP
  • Processador ARM de alto desempenho e relógio de tempo real
  • Portas RS232 e RS485 nativas com MODBUS mestre e escravo
  • Porta Ethernet opcional com MODBUS TCP
  • Bornes de conexão removíveis para facilidade de manutenção
  • Entradas e saídas digitais rápidas (200 KHz)

Características gerais

Ethernet

O CLP mestre e os módulos remotos suportam comunicação Ethernet e até 5 portas RS232 ou RS485 comunicando simultaneamente. Pela rede é possível comunicar, programar, monitorar e trocar dados com os CLPs. A porta Ethernet pode ser utilizada para intercomunicar CLPs, IHMs e computadores.

Atualização do firmware

Através deste recurso é possível alterar e atualizar o firmware dos CLPs. Desta forma, recursos novos podem ser adicionados a equipamentos anteriores na medida que forem desenvolvidos pela fabricante.

Poderosos recursos de comunicação

Os CLPs possuem duas portas seriais nativas, uma RS232 e uma RS485, que podem ser expandidas para até 5 portas. Cada porta pode ser utilizada tanto como mestre quanto como escravo na comunicação. A comunicação em rede pode ser 1:N, N:1 e N:N e uma grande variedade de interfaces IHM de mercado são suportadas, assim como inversores, medidores e periféricos diversos.

Suporte a múltiplos protocolos de comunicação

Os CLPs possuem instalados de forma nativa os protocolos de comunicação MODBUS RTU e ASCII, Free Communication Protocol e o Haiwellbus High-Speed Communication Protocol of Xiamen Haiwell Technology Co., Ltd. A composição de arquiteturas sofisticadas e complexas são facilitadas pois basta uma única instrução para estabelecer um modo de comunicação. Desta forma, problemas como conflitos de comunicação, colisões e problemas de handshaking são minimizados e até eliminados, sendo possível a coexistência simultânea de diversos protocolos diferentes.

Função de contagem de pulsos em alta velocidade

Os CLPs suportam até 8 canais duplex de alta velocidade (200 kHz) de contagem de pulsos. São possíveis 7 modos de funcionamento com as entradas de contagem rápida (pulso / direção 1 oitava, pulso / direção 2 oitavas, pulso direto / reverso 1 oitava, pulso direta / reverso 2 oitavas, fases A / B 1 oitava, fases A / B 2 oitavas, fases A / B 4 oitavas), e três tipos de comparação (comparação de uma etapa, comparação absoluta e comparação relativa), e ainda é possível a comparação de 8 valores fixos com função de self-learning.

Medição de frequência de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 16 canais de 200 kHz de alta velocidade para a medição de frequência.

Saída de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 8 canais duplex de pulsos de saída em 200 kHz. Desta forma, até 8 motores de passos podem ser controlados. Os CLPs possuem funções que permitem controlar aceleração e desaceleração, envelopes de múltiplos segmentos, um sinal de saída de sincronismo facilita a sincronização precisa dos motores. Usadas de forma independente, estão disponíveis até 16 saídas rápidas para funções de PWM, podendo controlar até 16 motores de passo ou servos.

Função de controle de movimentação

Os CLPs Haiwell suportam até 8 canais de 200 kHz para controle de movimentação que permitem interpolação linear, interpolação circular, pulso de saída de referência, endereço absoluto, endereço relativo, compensação de folga, retorno ao ponto de partida e definição de ponto de partida.

Função de controle PID

Até 32 malhas de controle PID são suportadas pelos CLPs Haiwell. Estão disponíveis a auto sintonia, o controle de temperatura por lógica Fuzzy, o controle de temperatura por curva TTC, o controle de válvulas e de outros dispositivos industrias.

Captura de bordas e interrupções

Os CLPs suportam até 8 canais para detecção de bodas de subida e descida de sinais para funções de interrupção. Todas entradas permitem a aplicação de filtros para a correta detecção dos sinais. Estão disponíveis 52 níveis de interrupção em tempo real.

Funções de processamento analógico de alto desempenho

Os registros AI das entradas analógicas podem ser acessados diretamente e estão disponíveis funções para conversão de unidades de engenharia, ajuste de frequência de amostragem e correção de zero. Os registros AQ das saídas analógicas podem ser convertidos para unidades de engenharia e podem ser configurados para manter seus valores.

Proteção por senha

Existem três níveis de senhas para garantir a proteção dos CLPs e do trabalho desenvolvido em sua programação: senha de proteção de programas, senha de proteção de blocos, senha de acesso ao hardware.

Características diversas

Além das características já citadas, os CLPs Haiwell também possuem função de autodiagnóstico, função de proteção contra falha de energia, relógio de tempo real, operações matemáticas em ponto flutuante, etc.

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Este artigo é o quinto da série Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água“.

Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

Juntamente com os artigos, são fornecidos links para download de projetos elétricos completos dos painéis, assim como softwares Ladder para automação das estações e o software customizável SCADA com telas para até 10 reservatórios e 10 elevatórias de água, tudo absolutamente sem custo.

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O que são remotas de telemetria?

Remotas de telemetria são, por definição, dispositivos microprocessados que permitem monitorar e controlar objetos físicos a distância, conectando sensores e atuadores a um sistema SCADA de tele supervisão e controle. Outros nomes para remota de telemetria são:

  • UTR – Unidade Terminal Remota;
  • URT – Unidade Remota de Telemetria;
  • RTURemote Telemetry Unit ou Remote Telecontrol Unit.

No âmbito da telemetria da distribuição de água municipal, uma designação que se tornou bastante popular para a remota de telemetria é o “Painel de telemetria“.

Composição das remotas de telemetria

A figura abaixo apresenta uma composição típica de uma remota de telemetria. No exemplo mostrado, a remota de telemetria é composta por:

  • Fonte de alimentação – Transforma a tensão alternada da rede nas tensões CC usuais, geralmente 24 VCC e gerencia a carga da bateria para a operação na falta de energia da rede;
  • CLP (Controlador Lógico Programável) – Responsável por todo o processamento local e automatismo da remota;
  • Interfaces de entradas – Condicionam os sinais de campo fornecidos pelos sensores. Podem estar incorporadas ao CLP ou serem módulo externos ao mesmo;
  • Interfaces de saída – Condicionam os sinais analógicos e digitais produzidos pelo CLP para o comando dos atuadores. Podem estar incorporadas ao CLP ou serem módulos externos ao mesmo;
  • Rádio modem – Podem ser rádios spread spectrum, canalizados ou rádios GPRS/GSM. Permitem à remota comunicar com o CCO ou com outras remotas.

Exemplos de componentes utilizados na remota de telemetria

A figura a seguir mostra uma possível configuração utilizando os seguinte módulos:

  • Fonte com bateria modelo 2061;
  • Rádio modem RM2060;
  • CLP Haiwell modelo T48S0P com 28 ED e 20 SD;
  • Interface IA2820 com 8 entradas em 4 a 20 mA;
  • Interface ID2908 com 8 saídas isoladas a relé.

Painel de telemetria PT5520

[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2018/08/PT5520-sem-fundo-215×300.png” image_alignment=”left” headline=”” alignment=”left”]O painel de telemetria PT5520 é indicado para uso na automação e telemetria das seguintes estações:

  • Elevatórias de água e esgoto
  • Reservatórios
  • Boosters
  • Macro-medidores

[/img_text_aside]

Baseado no CLP Haiwell modelo C48S0P, o painel apresenta alto índice de integração, modularidade, facilidade de manutenção e protocolo MODBUS RTU mestre e escravo, resultando em uma montagem de alto desempenho e baixo custo.

Lista de peças do painel PT5520


[file_download style=”1″][download title=”PT5520%20-%20Projeto%20completo%20-%20Download” icon=”style1-Zip-64×64.png” file=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2019/05/PT5520-Projeto-completo.zip” package=”” level=”” new_window=””]Manual%20e%20esquem%C3%A1tico%20el%C3%A9trico%20do%20painel%20de%20telemetria%20PT5520.%20Arquivo%20compactado%20.ZIP.[/download][/file_download]

Painel de telemetria PT5420 – Opção econômica

[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2019/05/PT5420-6-sf.jpg” image_alignment=”left” headline=”” alignment=”left”]

O painel de telemetria PT5420 é indicado para uso na automação e telemetria das seguintes estações:

  • Elevatórias de água e esgoto
  • Reservatórios
  • Boosters
  • Macro-medidores

[/img_text_aside]

Baseado no CLP Haiwell modelo C16S0P, o painel constitui uma versão econômica ou para estações de menor porte. Apresenta alto índice de integração, modularidade, facilidade de manutenção e protocolo MODBUS RTU mestre e escravo, resultando em uma montagem de alto desempenho e baixo custo.

Lista de peças do PT5420


[file_download style=”1″][download title=”PT5420%20-%20Projeto%20completo%20-%20Download” icon=”style1-Zip-64×64.png” file=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2019/05/PT5420-Projeto-completo.zip” package=”” level=”” new_window=””]Manual%20e%20esquem%C3%A1tico%20el%C3%A9trico%20do%20painel%20de%20telemetria%20PT5420.%20Arquivo%20compactado%20.ZIP.[/download][/file_download]

Programação em Ladder das remotas de telemetria

Os programas em Ladder completos para a automação de reservatórios, elevatórias e demais estações componentes do sistema de distribuição de água municipal serão apresentados no artigo que irá tratar deste assunto. Se você tiver interesse ou necessidade de antecipar essa informação, solicite ao comercial@alfacomp.ind.br.

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Este artigo é o quarto da série Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água“.

Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

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O que é a telemetria via rádio da distribuição de água tratada

O sistema de distribuição de água tratada é composto de reservatório e elevatórias de água tratada, válvulas reguladoras de pressão, pontos de macromedição de vazão, booster e estações de tratamento entre outros pontos de interesse. Para que o CCO – Centro de Controle e Operação – possa se comunicar com todos essas estações remotas, é necessário um sistema de comunicação. O meio de melhor custo-benefício para implementar essa comunicação é o que chamamos de telemetria via rádio, e o rádio mais utilizado para esse serviço é o rádio modem spread spectrum. Na faixa dos 900 MHz. Este artigo ensina como dimensionar e instalar o sistema de rádio para a telemetria da distribuição de água do município.

O que é um rádio modem

Os rádios transceptores ditos analógicos são compostos de um bloco transmissor e um bloco receptor. Popularmente chamados de rádio voz, possuem, em suas conexões, os seguintes sinais básicos:

  • TX – sinal de áudio que será transmitido pelo bloco transmissor;
  • RX – sinal de áudio recebido pelo bloco receptor;
  • PTTPush to talk (aperte para falar), que é o sinal que coloca o transceptor em modo de transmissão;
  • CDCarrrier Detected (portadora detectada), que é o sinal que indica que o rádio está recebendo o sinal emitido por um transmissor.

Em comunicação de voz, o TX é conectado a um amplificador de áudio que aciona um alto-falante e ao RX é ligado um microfone. Ao PTT é ligada uma chave para acionar a transmissão. Em comunicação digital, esses sinais são ligados a sinais correspondentes de um modem.

Rádio Modem é o nome dado aos equipamentos que unem um rádio e um modem e têm a capacidade de transmitir e receber dados digitais por rádio. A palavra MODEM deriva de modulator demodulator, equipamento capaz de converter informação serial digital em analógica e vice-versa.

São os seguintes os sinais básicos na interface serial de um rádio modem:

  • TXD – sinal serial a ser transmitido
  • RXD – sinal serial recebido
  • RTS – Request to Send (pedido para transmitir) indica para o rádio modem que o equipamento conectado solicita transmissão
  • CTS – Clear to Send (pronto para transmitir) indica para o equipamento conectado que o rádio modem está pronto para receber os dados a serem transmitidos
  • CD – Carrrier Detected (portadora detectada), que é o sinal que indica que o rádio está recebendo o sinal emitido por um transmissor

O que é um rádio modem spread spectrum

O FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) ou Espalhamento Espectral por Saltos em Frequência foi inventado pela atriz Hedy Lamarr e pelo compositor George Antheil em 1941 e desenvolvido pelas forças armadas americanas a partir da Segunda Guerra Mundial, com a intenção de criar um sistema de comunicação por rádio mais protegido contra interceptações. As primeiras idéias sobre essa tecnologia, entretanto, datam das décadas de 20 e 30.

A técnica de spread spectrum consiste em espalhar a transmissão no espectro de frequências ocupando uma banda maior, mas com densidade de potência pequena.

Os rádios spread spectrum utilizam as faixas de frequências livres adotadas por vários países, inclusive o Brasil, denominadas como bandas ISM (Instrumentation, Scientific & Medical) definidas em 900 MHz, 2,4 GHz e 5,8 GHz.

Frequency hoppingO sinal transmitido é comutado rapidamente entre diferentes frequências dentro de uma faixa do espectro de forma pseudo-aleatória e o receptor “sabe” de antemão onde encontrar o sinal a cada novo salto.

No Brasil, a legislação que regula o uso da tecnologia spread spectrum foi inicialmente definida pela ANATEL através da Norma 02/93, posteriormente pela Norma 012/96 (resolução 209 de Jan/2000) e atualmente pela resolução 305 de Jul/2002 – Regulamento sobre Equipamentos de Radiocomunicação de Radiação Restrita.

As faixas de frequências estabelecidas para uso por equipamentos de radiocomunicação empregando a técnica de spread spectrum, para aplicações Ponto a Ponto e Ponto Multiponto, estão assim definidas: 902 a 928 MHz, 2400 a 2483,5 MHz e 5725 a 5850 MHz. Dessa forma, os sistemas que utilizam a tecnologia de spread spectrum não necessitam da licença ANATEL para a sua instalação e operação, desde que sejam atendidos os requisitos das Resoluções 209 e 305.

A regulamentação vigente estabelece as condições de operação para os sistemas que operam por Saltos de Frequência, para os sistemas que operam em Sequência Direta e para os Sistemas Híbridos. Nas faixas de 900 MHz a potência de pico máxima de saída do transmissor não deve ser superior à 1 Watt para sistemas que empreguem no mínimo 50 canais de salto e 0,25 Watt para sistemas empregando menos de 50 canais de salto. Sistemas operando nas faixas de 2,4 GHz e 5,8 GHz devem trabalhar com potência de pico máxima de saída do transmissor não superior à 1 Watt.

O que é um rádio enlace

Podemos definir como rádio enlace o conjunto de equipamentos necessários para estabelecer comunicação por rádio entre dois pontos.


Os elementos básicos para a implementação de um rádio enlace são:

  • Rádio transmissor;
  • Linha de transmissão da estação transmissora;
  • Antena transmissora;
  • Meio de propagação;
  • Antena receptora;
  • Linha de transmissão da estação receptora;
  • Rádio receptor;

Comunicação ponto-a-ponto

Na comunicação ponto-a-ponto a existem apenas pares de estações que se comunicam entre si como no exemplo didático abaixo. Normalmente, se utilizam apenas antenas direcionais nesse tipo do topologia.

Comunicação ponto-multiponto

Na comunicação ponto-multiponto uma estação central, ou mestra, irá comunica com diversas estações remotas como no exemplo abaixo. Normalmente, a estação central possui uma antena omnidirecional, enquanto as estações remotas são dotadas de antenas direcionais. Esse tipo de topologia é o mais utilizado na telemetria da distribuição de água municipal.

Topologia do sistema de rádio

A topologia do sistema de rádio diz respeito à definição dos enlaces de rádio. É como um mapa que determina qual estação se comunica com qual. Veja um exemplo prático real abaixo.

Projeto de rádio

O projeto de rádio define todos os enlaces, equipamentos e considerações necessárias para projetar e implementar o sistema de comunicação via rádio da telemetria da distribuição de água do município. Para realizar o projeto de rádio é necessário:

  • Listar as coordenadas geográficas de todos os pontos de interesse (remotas, repetidoras, CCO);
  • Levantamento dos perfis de terreno em cada enlace;
  • Avaliação da necessidade de pontos de repetição quando existem obstruções ou grandes distâncias;
  • Cálculo de rádio enlace para cada enlace do sistema. O cálculo de rádio enlace irá definir o tipo de rádio, antenas e ganhos de antenas, inclinação e azimute para a instalação da antena, tipo de cabo de RF, comprimento máximo de cabo de RF, potência e sensibilidade dos rádios.

Mapa dos enlaces de rádio

De posse dos cálculos de rádio enlace podemos mapear os enlaces com a ajuda de softwares como o Google Earth. Veja o exemplo abaixo.

Planilha de cálculo do rádio enlace

De posse das coordenadas geográficas e do levantamento do perfil do terreno entre os dois pontos, podemos planilhar os dados e calcular o enlace com a ajuda de software e planilhas de cálculo.

A planilha abaixo apresenta um exemplo de cálculo de rádio enlace utilizando a planilha desenvolvida pela Alfacomp e que está disponível para download.

 

Cálculo de rádio enlace

Uma abordagem prática voltada para sistemas de automação, telemetria e SCADA

O cálculo de rádio enlace avalia a viabilidade de comunicação entre dois pontos. Se você já teve que interligar equipamentos seriais que comunicam via RS232 ou RS485 em distâncias ou situações em que cabos seriais eram inviáveis, este artigo é para você. Utilizar rádio modem para comunicar equipamentos que se comunicam serialmente é mais fácil do que parece. Veja como calcular o enlace de rádio.

Componentes básicos de um rádio enlace

Podemos definir como rádio enlace o conjunto de equipamentos necessários para estabelecer comunicação por rádio entre dois pontos. Os elementos básicos para a implementação de um rádio enlace são:

  • Rádio transmissor;
  • Linha de transmissão da estação transmissora;
  • Antena transmissora;
  • Meio de propagação;
  • Antena receptora;
  • Linha de transmissão da estação receptora;
  • Rádio receptor;

Comportamento da energia ao logo do percurso

Desde a saída do transmissor até a chegada no receptor, o sinal sofre atenuações e ganhos. O gráfico ao lado representa a variação da intensidade do sinal ao longo do percurso. A intensidade do sinal sofre as seguintes alterações:

  • Perda no cabo do transmissor;
  • Ganho na antena transmissora;
  • Perda no espaço livre;
  • Ganho na antena receptora;
  • Perda no cabo do receptor.

As intensidades, perdas e ganhos são representados em decibel (dB).

A escala logarítmica

O dB é uma escala utilizada para representar a relação entre duas potências. São as seguintes as unidades de referência usuais nos sistemas de rádio:

  • dBW – relação entre uma dada potência e a unidade de 1W;
  • dBm – relação entre uma dada potência e a unidade de 1mW;
  • dBi – relação entre o ganho de uma antena e o ganho do irradiador isotrópico (antena teórica com diagrama de irradiação esférico).

O cálculo da relação entre duas potências é dado pela fórmula abaixo.

Exemplo: Seja uma potência de 0,001 mW, sua intensidade dada em dBm é calculada como:

10 log (0,001 mW / 1 mW) = – 30 dBm

Cálculo de Rádio Enlace

Dizemos que um enlace é viável se a intensidade calculada do sinal recebido é maior do que o nível de sensibilidade do receptor, guardada a margem de segurança. O cálculo da intensidade de sinal recebido é dado pela fórmula abaixo:

Onde:

  • Tx – Potência de saída do rádio transmissor (dBm);
  • Pt – Perda por atenuação no cabo da antena transmissora (dB);
  • Gt – Ganho na antena transmissora (dBi);
  • Ao – Atenuação no espaço livre (dB);
  • Gr – Ganho da antena receptora (dBi);
  • Pr – Perda por atenuação no cabo da antena receptora (dB);
  • RX – Sinal recebido (dBm).

Atenuação no Espaço Livre

Uma onda eletromagnética propagando-se no espaço sofre uma atenuação contínua. A intensidade é inversamente proporcional ao quadrado da distância, ou seja, quando a distância dobra, o sinal diminui para um quarto do valor. A atenuação no espaço livre pode ser calculada pela fórmula abaixo.

Onde:

  • D = distância em metros;
  • λ = Comprimento de onda (m) = 300 / freqüência (MHz);
  • Ao = Atenuação do espaço livre (dB).

Ou, utilizando a frequência (f) em MHz:

Cálculo da Potência Efetivamente Irradiada (ERP)

A Potência Efetivamente Irradiada (ERP) por uma estação transmissora pode ser calculada pela fórmula abaixo.

O valor da ERP é importante na análise para enquadramento das estações às normas da Anatel.

Perda por Obstrução da Primeira Zona de Fresnel

A energia transportada de uma antena transmissora até uma antena receptora é contida em elipsóides concêntricos chamados zonas de Fresnel. Dizemos que não existe perda por obstrução quando não há obstáculos dentro da primeira zona. Essa avaliação é feita levantando-se o perfil do terreno entre as duas estações com a ajuda de mapas cartográficos e calculando-se o raio da zona ao longo do percurso.

O cálculo do raio de Fresnel é apresentado abaixo.

Perdas ocasionadas por obstruções conhecidas como  gume de faca são calculadas com base no percentual de liberação da primeira zona de Fresnel e seguem a fórmula abaixo.

Onde v é o índice de liberação do raio de Fresnel dado por:

Ondas Eletromagnéticas

A energia enviada pelas antenas transmissoras e captada pelas antenas receptoras é transportada por ondas eletromagnéticas. Seu nome origina-se do fato de que são compostas por campos elétricos e magnéticos variáveis e se propagam no vácuo à velocidade de 300.000 quilômetros por segundo.

A maneira como os campos elétrico e magnético se orientam no espaço é chamada polarização. Se o campo elétrico é paralelo à superfície da Terra, dizemos que a polarização é horizontal; se o campo elétrico está em plano perpendicular à superfície da Terra, a polarização é vertical.

Podemos orientar antenas verticalmente ou horizontalmente.

Conceito: OEM é uma perturbação física composta por um campo elétrico (E) e um campo magnético (H) variáveis no tempo, perpendiculares entre si, capazes de se propagar no espaço.

Frequência: número de oscilações por unidade de tempo (Hz).

Comprimento de onda: distância percorrida pela onda durante um ciclo. É definido pela velocidade de propagação dividida pela frequência. Ver fórmula ao lado.

Antenas

Antenas são dispositivos capazes de transmitir e captar ondas eletromagnéticas nas faixas de radiofrequência. São compostas de componentes metálicos nas mais variadas configurações. Os comprimentos e a disposição dos elementos irão depender das frequências em que se deseja operar. Alguns tipos de antenas são listados abaixo.

  • Yagi;
  • Painel Setorial;
  • Omnidirecional;
  • Antenas Patch;
  • Log – Periódica;

As antenas de interesse principal em telemetria são a Yagi e a omnidirecional.

Antena Yagi – Uda

Normalmente conhecida apenas por antena Yagi, foi concebida em 1926 por Shintaro Uda da Universidade Tohoku do Japão com a colaboração de Hidetsugu Yagi, que teve seu nome associado à antena quando publicou o primeiro artigo em inglês descrevendo a mesma. Conceitualmente, a antena Yagi é composta por um Refletor, um dipolo simples ou dobrado e um ou mais diretores. A antena da figura é apresentada na posição de polarização vertical que é normalmente utilizada em telemetria e apresenta ganhos que vão de 3 até mais de 20 dBi.

Antena Omnidirecional

Normalmente construídas com a concepção colinear, essas antenas, como sugere o nome, irradiam com a mesma intensidade em todas as direções do plano horizontal. Sua polarização é naturalmente vertical e apresenta ganhos na faixa de 2 a 10 dBi.

Polarização de Antenas

A figura a seguir apresenta a irradiação resultante de um dipolo simples polarizado verticalmente. Em polarização vertical, o plano elétrico é perpendicular à superfície da Terra, enquanto o plano magnético é paralelo à superfície da Terra.

Diagrama de Irradiação

O diagrama de irradiação é a representação gráfica da forma como a energia eletromagnética se distribui no espaço.

O diagrama pode ser obtido tanto pelo deslocamento de uma antena de prova em torno da antena que se está medindo, como pela rotação dessa em torno do seu eixo, enviando os sinais recebidos a um receptor capaz de discriminar com precisão a freqüência e a potência recebidas.

Os resultados obtidos são geralmente normalizados. Ao máximo sinal recebido é dado o valor de 0 dB, facilitando a interpretação dos lóbulos secundários e a relação frente-costas.

A curva em azul representa a energia irradiada em cada direção em torno da antena.

Ângulo de Meia Potência

Os ângulos de meia potência são definidos pelos pontos no diagrama onde a potência irradiada equivale à metade da irradiada na direção principal. Esses ângulos definem a abertura da antena no plano horizontal e no plano vertical.

OBS: -3 dB = 50% Potência

No exemplo ao lado temos: Ângulo de –3dB = 55°

Diretividade

É a relação entre o campo irradiado pela antena na direção de máxima irradiação e o campo que seria gerado por uma antena isotrópica que recebesse a mesma potência. A diretividade de uma antena define sua capacidade de concentrar a energia irradiada numa determinada direção.

          E máx = Energia da antena em estudo.

          E isso = Energia da antena isotrópica.

Ganho

O ganho pode ser entendido como o resultado da diretividade menos as perdas. Matematicamente, é o resultado do produto da eficiência pela diretividade.

G = Ganho

D = Diretividade

η = Eficiência

A eficiência de uma antena diz respeito ao seu projeto eletromagnético como um todo, ou seja, são todas as perdas envolvidas (descasamento de impedância, perdas em dielétricos, lóbulos secundários…). Normalmente, está na faixa de 90% a 95%.

Cabos

Linha de transmissão é uma linha com dois ou mais condutores isolados por um dielétrico que tem por finalidade fazer com que uma OEM se propague de modo guiado. Essa propagação deve ocorrer com a menor perda possível. As linhas de transmissão podem ser construídas de diversas maneiras: cabos paralelos, pares trançados, microstrip, cabos coaxiais, guias de onda, etc.

Os cabos coaxiais são as linhas de transmissão mais utilizadas em aplicações de telemetria.

Conectores e Protetores Contra Surto

A tabela a seguir apresenta alguns dos conectores mais utilizados nas aplicações de Telemetria.

 

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Este artigo sobre SCADA – Software de supervisão, controle e aquisição de dados – para a telemetria do saneamento é o oitavo da série Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água“.

Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

Juntamente com os artigos, são fornecidos links para download de projetos elétricos completos dos painéis, assim como softwares Ladder para automação das estações e o software customizável SCADA com telas para até 10 reservatórios e 10 elevatórias de água, tudo absolutamente sem custo.

[button_2 align=”center” href=”https://alfacompbrasil.com/2019/04/12/telemetria-de-agua/”%5DLeia o artigo: TUDO SOBRE A TELEMETRIA DO ABASTECIMENTO MUNICIPAL DE ÁGUA[/button_2]

Neste artigo apresentamos um template de software supervisório genérico para um sistema de automação e telemetria de 10 reservatórios e 10 elevatórias de água tratada.

Ao longo do artigo iremos apresentar e descrever:

[bullet_block style=”size-16″ small_icon=”1.png” width=”” alignment=”center”]

  • Arquitetura do sistema SCADA de telemetria
  • As telas e suas funcionalidades
  • As telas de reservatórios e seus ajustes
  • As telas de elevatórias e seus ajustes
  • Históricos e seus ajustes
  • Alarmes e seus ajustes
  • Telas de macromedidores
  • Operação automática, manual remota e manual local
  • Telas de comunicações e seus ajustes
  • O template completo e como obtê-lo
  • O software Haiwell Cloud SCADA e como obtê-lo

[/bullet_block]

Seguindo os tutoriais e contando com ajuda de nosso suporte (https://alfacompbrasil.com/suporte/ – Whataspp (51)99380-2956), você irá baixar o software gratuito Haiwell Cloud SCADA, irá também baixar o template da aplicação pronto para uso.

[video_player type=”youtube” youtube_auto_play=”Y” style=”1″ dimensions=”560×315″ width=”560″ height=”315″ align=”center” margin_top=”0″ margin_bottom=”20″ ipad_color=”black”]aHR0cHM6Ly95b3V0dS5iZS9oamp6M1ZFbjJkdw==[/video_player]

Aprendendo a configurar o SCADA, você irá customizar o template para a realidade de sua cidade, tudo isso sem custo.

Arquitetura do sistema SCADA de telemetria

O sistema de automação funciona em protocolo mestre-escravo. A centralização de todas as comunicações se dá no microcomputador do CCO (Centro de Controle e Operação) localizado na [nome do local]. A água tratada na ETA é bombeada para os reservatórios por uma rede de estações elevatórias. Os níveis e parâmetros remotos necessários para o funcionamento de cada estação são lidos e repassados pelo computador do CCO a cada UR (Unidade Remota), ou seja, a informação de nível do reservatório para o qual uma determinada elevatória recalca água é lida do reservatório e enviada para a elevatória.

O operador do sistema supervisório pode efetuar comandos para as estações tais como: bloquear o funcionamento, alterar parâmetros de setpoints do grupo motobomba, ajustar setpoint de controle PID, ligar e desligar os grupos entre outros comandos que serão comentados a seguir.

Todas as comunicações partem da CCO que é dotada de uma antena omni direcional.

Software supervisório SCADA

Este tópico é ilustrativo e demonstra as linhas gerais que orientarão o desenvolvimento do software supervisório.

O software é configurado com HAIWELL SCADA e gravado no disco rígido do microcomputador da central, contendo todas as condições operacionais e controles tais como, por exemplo, níveis de reservatório e comando de motores.

Neste software o operador tem a possibilidade de especificar as condições de setpoints para ligamento e desligamento de bombas, pressão mínima de sucção, além de comandar manualmente os motores e visualizar todas as medições de grandezas elétricas e hidráulicas.

O software contém telas ilustradas artisticamente, com desenhos de reservatórios e motores, com diferentes cores para identificar diferentes estados de funcionamento dos motores. Além disso, fornece relatórios periódicos e online de todas as leituras do sistema. Nas telas também aparecem os alarmes de pane do sistema de maneira visual e sonora.

São registradas em arquivos armazenados no disco rígido do microcomputador, as informações dos últimos xx meses.

Neste item são dadas instruções genéricas e são feitas observações sobre os padrões de representação adotados na configuração do software supervisório.

Tela de abertura

É a tela que surge quando o software é iniciado. Todas as telas são organizadas com uma barra de Menu no topo. A barra de Menu é composta de uma caixa de seleção que dá acesso às diversas telas do aplicativo e de botões para acesso direto às janelas de históricos, alarmes, comunicações, macromedidores, reservatórios e teclas que permitem avançar para a próxima estação ou retroceder para a anterior.

Tela de login

A tecla de Login permite registrar os usuários e dar acesso às funcionalidades do sistema conforme as permissões de cada um.

Tela de reservatórios

Esta tela mostra os reservatórios, apresentando os níveis em metros de coluna d’água, porcentagem e volume cúbico de cada reservatório.


A tela específica de cada reservatório é ativada clicando sobre o desenho do mesmo.

  • A tela de reservatório apresenta o valor do nível em metros, metros cúbicos e em percentual.
  • O indicador de vazão apresenta a leitura instantânea da vazão em litros por segundo.
  • O quadro de GERAL sinaliza a alimentação pela bateria, a porta do painel aberta, invasão, o alarme sonoro ativado.
  • Clicando sobre o botão CALA ALARME SONORO é possível silenciar o alarme sonoro.
  • Clicando sobre o botão ZERA TOTALIZADOR é possível zerar o totalizador de vazão do macromedidor.

Sempre que um botão é clicado, um comando é enviado para o reservatório e aparece a mensagem Comando enviado. Quando a estação receber este comando, responderá com a mensagem Comando Recebido.

Janela de ajustes dos reservatórios

Clicando no botão Parâmetros Ajustáveis presente na tela dos reservatórios, faz surgir à janela de ajuste de parâmetros ajustáveis dos reservatórios. Essa tela permite ajustar para cada reservatório, os seguintes parâmetros:

  • Máximo – valor máximo de altura útil do reservatório;
  • Alarme baixo – valor do nível para indicação do alarme por nível baixo do reservatório;
  • Alarme alto – valor do nível para indicação do alarme por nível de extravasão do reservatório;
  • Volume – valor máximo do volume em metros cúbicos do reservatório.

Tela de macromedidores

Esta tela apresenta os valores do acumulador de volume e as vazões instantâneas lidas pelos macromedidores.

Para o zeramento do totalizador de vazão, acesse a tela do respectivo reservatório e clique no botão Zera Totalizador.

Tela de elevatórias

As telas de elevatória são funcionalmente semelhantes à tela abaixo. Permitem visualizar e atuar sobre o funcionamento da elevatória sendo mostrada.

O quadro Grandezas Elétricas indica as tensões, correntes e fator de potência na entrada dos CCMs dos motores. As Condições de Operação da estação indicam os alarmes que bloqueiam o funcionamento da elevatória, caso algum indicador esteja piscante deverá ser verifica a causa para que seja possível religar o grupo selecionado. As condições gerais da estação são mostradas na indicação Geral.

No quadro ao lado, temos as indicações do grupo selecionado, indicador do motivo de parada da motobomba e Comandos Gerais, os botões que enviam comandos para a estação, sendo respectivamente de cima para baixo, bloqueia o funcionamento automático, libera o funcionamento automático e cala alarme sonoro.

Quando na situação Bloqueado pelo CCO, é possível ligar ou desligar cada grupo individualmente, conforme disposição da chave de seleção de grupo. Isto é feito clicando nos botões que estão localizados abaixo do grupo motobomba.

Sempre que um botão é clicado, um comando é enviado para a elevatória e aparece a mensagem Comando enviado. Quando a estação receber este comando, responderá com a mensagem Comando Recebido.

Lógica de Funcionamento de Estações Elevatória

Os equipamentos e softwares integrantes do sistema de automação das remotas foram projetados e desenvolvidos visando à padronização das estações. O software foi escrito obedecendo aos conceitos de programação estruturada e orientação a objeto.

O sistema de automação das elevatórias tem por objetivo acionar os grupos motores bomba de maneira a manter o nível dos reservatórios abastecidos pelas elevatórias, dentro de valores programados. A informação de nível de cada reservatório é enviada à elevatória respectiva pelo microcomputador localizado no CCO.

O bombeamento somente é acionado se as condições básicas de operação estão satisfeitas. A elevatória é impedida de bombear por:

  • Chave local em manual
  • Bloqueado pela ETA
  • Subtensão na rede
  • Sobretensão na rede
  • Pressão baixa na sucção
  • Reservatório cheio
  • Perda da leitura do nível
  • Grupo selecionado em falha

O sistema de automação é composto por um CLP abrigado em quadro elétrico juntamente com os demais dispositivos.

Operação Manual Local

No Modo Manual o painel de automação não atua sobre o comando das bombas, neste modo, as bombas são comandas pelo operador diretamente nos quadros de comando respectivos e o painel de automação somente lê os sinais disponíveis e prove comunicação com o concentrador de comunicação localizado no CCO, tais como as grandezas elétricas, hidráulicas e entradas digitais.

SEMPRE QUE UMA OPERAÇÃO DE MANUTENÇÃO FOR REALIZADA, A PRIMEIRA AÇÃO DEVERÁ SER A DE COLOCAR O SISTEMA EM MODO MANUAL. ISTO É FEITO POSICIONANDO A CHAVE SELETORA NA POSIÇÃO MANUAL.

Para operar o sistema manualmente é necessário:

  • Girar as seletoras A/M para a posição MANUAL.
  • Aguardar que os grupos sejam desligados.
  • Operar manualmente os grupos pelas chaves localizadas nos painéis de acionamentos existentes.

Operação Automática

No Modo Automático o comando das bombas se dá integralmente através do painel de automação, com base no programa aplicativo carregado no CLP e de acordo com o nível do reservatório de recalque, seguindo o já descrito nessa seção, e executando as funções de leitura e comunicação descritas no Modo Manual.

Para operar o sistema automaticamente é necessário:

  • Desligar os grupos;
  • Girar a seletora A/M para a posição AUTOMÁTICO;
  • Aguardar a entrada dos grupos.

Operação Manual Remoto

No Modo Via Telemetria, a estação pode ser comandada via central de operação, sendo possível realizar todas ações previstas para cada elevatória, sempre a critério e responsabilidade do operador sem interferência do programa aplicativo carregado no CLP, exceto as que envolvam segurança operacional e de monitoração, tais ações, como ativação e desativação da elevatória, ligar e desligar grupos e alterar a seleção de grupo principal e etc.  A operação via telemetria é executada por comandos chamados Ativação e Desativação.

Para operar o sistema via telemetria é necessário selecionar a tela da estação desejada e:

  • Selecionar BLOQUEIO PELO CCO;
  • Comandar os GRUPOS pelos respectivos botões de Liga e Desliga;
  • Aguardar a entrada dos grupos.

Janela de parâmetros ajustáveis das elevatórias

Ao clicar no botão Parâmetros Ajustáveis, mostrará a tela de ajustes dos parâmetros ajustáveis das estações elevatórias. Nesta tela de parâmetros ajustáveis, são alterados os valores de set points de ligamento e desligamento do grupo motobomba, valores de proteção do motor, sendo subtensão, sobretensão, subcorrente e sobrecorrente, também possui proteção por pressão mínima na sucção e desligamento automático da motobomba por tempo de falta de comunicação do reservatório com a elevatória.

Tela de comunicações

Cada estação está representada pela figura de um rádio. Os rádios possuem um indicador numérico que mostra o tempo, em segundos, desde a última comunicação bem-sucedida. A cada nova comunicação, o mostrador é zerado e a cor muda para amarelo. Se o tempo desde a última comunicação exceder 120 segundos, o mostrador muda para cor vermelha.

Para habilitar a comunicação com cada estação, clique no botão Menu no canto esquerdo inferior da tela, em seguida clique no botão Devices management, que abrirá uma tela com todos os dispositivos configurados para comunicação com o supervisório. Para habilitar ou desabilitar um dispositivo, clique na caixa da coluna Enable da respectiva estação.

Esta tela permite habilitar e desabilitar a comunicação de cada estação de forma que estações não operantes não prejudiquem o desempenho do sistema.

Tela de históricos

A tela de histórico mostra na forma de tabela os valores armazenados no arquivo histórico.

Para configurar a pesquisa no histórico, selecione a estação desejada na caixa de seleção e ajuste as datas de início e fim da pesquisa, assim como os horários iniciais e finais. Após ajustado, clicar no botão Generate report.

  • Para exportar o relatório histórico clicar no botão Export.
  • Para imprimir, clicar no botão Print.

Gráfico histórico

Para visualizar os dados históricos em forma gráfica, clique sobre o botão Gráfico. Isso faz abrir uma janela de configuração do gráfico histórico selecionado. Para configurar a pesquisa no gráfico histórico, ajuste as datas de início e fim da pesquisa, assim como os horários iniciais e finais clicando no botão Select time interval. Após ajustado, clicar no botão Refresh.

O gráfico mostrará os valores das variáveis em formato percentual, desta maneira, podemos observar em uma única escala valores de diferentes fundos de escala.

Tela de alarmes ativos

Ao clicar no botão localizado na parte inferior da tela com o símbolo  “i”  ou este “46” que mostra a quantidade de alarme ativos.

Permitirá visualizar na forma de tabela, os alarmes ocorridos e registrados no arquivo de alarmes. Podemos reconhecer os alarmes ativos e verificar quais alarmes retornaram ao seu valor normal de operação, para reconhecer os alarmes clique no botão Confirm the alarm para confirmar somente um alarme selecionado, ou clique no botão Confirm all alarm para confirmar todos os alarmes ativos.

Na aba History alarm podemos pesquisar todos os alarmes históricos desde a inicialização do supervisório, mas somente podemos visualizar sem ações de exportação ou impressão.

Tela de alarmes históricos

Esta tela permite visualizar na forma de tabela, os alarmes ocorridos e registrados no arquivo de alarmes em histórico.

Para configurar a pesquisa dos alarmes, selecione a estação desejada na caixa de seleção e ajuste as datas de início e fim da pesquisa, assim como os horários iniciais e finais. Após ajustado, clicar no botão Generate report.

Os alarmes são registrados no momento que ocorre a mudança do bit de alarme de false para true e vice-versa. No entanto, o relatório salva o momento da mudança do bit, representando-o com o valor “zero” no momento da ocorrência, como pode ser visto na tela abaixo.

  • Para exportar o relatório de alarmes clicar no botão Export.
  • Para imprimir, clicar no botão Print.

Início e Fim de Operação

O aplicativo é ativado através do ícone do Haiwell Scada Runtime localizado na área de trabalho do computador, para iniciar o sistema deve-se clicar duas vezes sobre o ícone.

Isso faz surgir uma janela onde se pode abrir o projeto localizado no computador local, utilizando o botão Run local project ou localizado na rede clicando no botão Run network Project. Encontre o arquivo com a extensão “hwrun” e execute o programa aplicativo.

Para fechar o programa utilize a sequência de teclas do Windows ALT+F4 ou clique no botão Menu localizado no canto inferior esquerdo da tela e clique em Quit.

Botões

Os botões podem ter, entre outras, as seguintes funções:

  • Trocar ou ativar telas;
  • Ativar funções. Ex: ligar motor, zerar horímetro, etc,
  • Fechar uma janela.

Programação de parâmetros

Algumas telas possuem campos para a entrada de valores (setpoints). Para entrar com um valor, clique com o mouse sobre o campo desejado, digite o valor e pressione a tecla OK do teclado. Cada campo possui valores mínimos e máximos permitidos. Valores fora dos limites são rejeitados.

Janelas de confirmação

Janelas de confirmação surgem quando clicamos em alguns objetos ou botões, solicitando a confirmação ou não daquela atitude. Veja exemplo abaixo.

Solicite o template completo e sem custo aqui


 

Haiwell Cloud SCADA

O software Haiwell Cloud SCADA é baseado em .NET Framework e permite a monitoração e controle de processos industriais. Também é o software utilizado para configurar a linha de IHMs (Interfaces Homem-Máquina) da Haiwell. O Haiwell Cloud SCADA completo e sem limitações está disponível para download sem custos.

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Haiwell Cloud SCADA

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Projeto de automação e telemetria de uma estação elevatória de água tratada

Este artigo contendo o Projeto de automação e telemetria de uma elevatória de água tratada é o nono da série Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água“.

Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

Juntamente com os artigos, são fornecidos links para download de projetos elétricos completos dos painéis, assim como softwares Ladder para automação das estações e o software customizável SCADA com telas para até 10 reservatórios e 10 elevatórias de água, tudo absolutamente sem custo.

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Neste artigo apresentamos o projeto completo de hardware e software para a automação, controle e telemetria de uma estação elevatória de água tratada.

O link abaixo contém o arquivo compactado contendo o projeto completo.

[file_download style=”1″][download title=”Projeto%20de%20automa%C3%A7%C3%A3o%20da%20elevat%C3%B3ria” icon=”style2-thumb-dl-pdf.png” file=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2019/08/Projeto-de-automação-da-elevatória.zip” package=”” level=”” new_window=””]Projeto%20completo%20de%20automa%C3%A7%C3%A3o%20e%20telemetria%20de%20uma%20elevat%C3%B3ria%20de%20%C3%A1gua%20tratada%20contendo%20esquem%C3%A1tico%2C%20software%20Ladder%20e%20o%20Manual%20de%20Projeto%20e%20Utiliza%C3%A7%C3%A3o.[/download][/file_download]

Descrição geral do funcionamento da elevatória de água tratada

A forma mais usual para garantir o abastecimento de água em um bairro ou região de um município consiste em construir reservatórios em pontos elevados da área atendida, ou construir reservatório elevados quando a região é plana. A água é conduzida aos pontos de consumo por gravidade e o sistema de abastecimento municipal tem como missão, manter os reservatórios abastecidos.

Cabe à estação elevatória de água a função de manter o reservatório abastecido. Para tanto, a informação do nível do reservatório deve ser transmitida à elevatória para que essa, por sua vez, comande o funcionamento dos grupos moto bombas de maneira a manter o reservatório sempre com o nível dentro dos níveis predefinidos de operação.

A informação de nível de cada reservatório é repassada à sua respectiva estação elevatória pelo sistema da comunicação via rádio, centralizado no CCO.

Nesse tipo de configuração o reservatório terá dois níveis (set points) pré-definidos pela operação:

  • Nível de liga: O nível de liga é mais baixo que o nível de desliga e é aquele nível, que quando atingido, indica para a lógica de comando da elevatória que o grupo moto-bomba deve ser ligado.
  • Nível de desliga: O nível de desliga é mais alto que o nível de liga e é aquele nível, que quando atingido, indica para a lógica de comando da elevatória que o grupo moto-bomba deve ser desligado.

 

A figura acima apresenta uma topologia típica de uma elevatória de água tratada  de um sistema de distribuição de água tratada municipal. O diagrama mostra os componentes básicos de uma elevatória composta por dois conjuntos moto bomba, principal e reserva, e apresenta também o reservatório abastecido por essa elevatória, que pode estar distante quilômetros da elevatória.

Para controlar o funcionamento da estação elevatória, o CLP local monitora os seguintes parâmetros locais e remotos:

  • Nível do reservatório (remoto): enviado pelo CCO;
  • Alarme de perda da informação do nível;
  • Pressão de sucção: pressão na entrada das bombas, o bombeamento não pode acontecer se não houver pressão mínima;
  • Pressão de recalque: pressão na saída das bombas;
  • Tensão da rede: as bombas não podem operar se a tensão estiver fora dos mínimos e máximos definidos;
  • Corrente elétrica das bombas: deve ser monitorada para garantir a segurança das bombas e para detectar desgastes preventivamente;
  • Fator de potência: deve ser monitorado para garantir o controle de consumo elétrico;
  • Temperatura e vibração dos mancais dos motores: visa detectar e prevenir desgastes dos motores;
  • Sinais digitais de motores desarmados;
  • Sinais digitais de chaves de comando manual/automático e local/remoto. 

Operação da estação elevatória de água

Para que o sistema opere corretamente, as chaves seletoras das bombas e das válvulas devem estar na posição AUTOMÁTICO (comandadas pelo CLP). O sistema funciona automaticamente após a energização do quadro e ligando a chave GERAL.

Operação manual

No Funcionamento Manual o painel de automação não atua sobre o comando das bombas. Em Manual, as bombas são comandas pelo operador diretamente nos quadros de comando respectivos. Durante a operação manual, o painel de automação lê as grandezas elétricas e hidráulicas, executa as comunicações com a central, e monitora entradas digitais. Nesse modo de funcionamento, um operador pode ligar e desligar as bombas localmente nos respectivos quadros de acionamento das mesmas (comando manual).

SEMPRE QUE UMA OPERAÇÃO DE MANUTENÇÃO FOR SER REALIZADA, A PRIMEIRA AÇÃO DEVERÁ SER A DE COLOCAR O SISTEMA EM MANUAL. ISTO É FEITO POSICIONANDO A CHAVE SELETORA NA POSIÇÃO MANUAL.
Para desativar o sistema e operar manualmente as bombas e válvulas é necessário:

  • Girar as seletoras A/M para a posição MANUAL;
  • Aguardar que os grupos sejam desativados. Esta operação se dá sequencialmente;
  • Operar manualmente os grupos pelas chaves localizadas no painel frontal.

Operação automática

Neste modo, o acionamento das bombas se dá de acordo com o nível do reservatório de recalque e monitora as condições de operação. Lê as grandezas elétricas e hidráulicas, executa as comunicações com a central e monitora entradas e saídas digitais.

Para selecionar o sistema para controle automático, é necessário:

  • Girar as seletoras A/M para a posição AUTOMÁTICO.
  • Aguardar a parada dos equipamentos.
  • Aguardar a entrada sequencial dos grupos.

Comando via telemetria

Quando em automático, a estação pode ser comandada via central de telemetria. É possível desativar e reativar o funcionamento da elevatória, ligar e desligar grupos e alterar a seleção de grupo principal.

Comandos de ativação e desativação da elevatória de água

Bloqueio – A elevatória é desativada fazendo a posição 0 da tabela de setpoints diferente de zero. Isto faz com que o CLP desative os grupos sequencialmente. Este modo de operação é chamado Manual Remoto.

Desbloqueio – A elevatória é ativada fazendo a posição 0 da tabela de setpoints igual a zero. Isto permite que o CLP opere automaticamente.

Composição da remota de telemetria

A figura a seguir mostra o bloco diagrama da remota de telemetria utilizada na automação da estação elevatória:

  • Fonte com bateria modelo 2061;
  • Rádio modem RM2060;
  • CLP Haiwell modelo T48S0P com 28 ED e 20 SD;
  • Interface IA2820 com 8 entradas em 4 a 20 mA;
  • Interface ID2908 com 8 saídas isoladas a relé.

Painel de telemetria PT5520

Baseado no CLP Haiwell modelo C48S0P, o painel apresenta alto índice de integração, modularidade, facilidade de manutenção e protocolo MODBUS RTU mestre e escravo, resultando em uma montagem de alto desempenho e baixo custo.

O CLP com duas portas seriais comunica por protocolo MODBUS RTU mestre e escravo e está programado para controlar e monitorar:

  • Pressões de sucção e recalque:
  • Operação de grupos motobomba;
  • Multimedidores de grandezas elétricas;
  • Invasão;
  • Falta de energia;
  • Painel aberto;

Características técnicas do painel de telemetria

CLP Haiwell C48S0P 28ED 20SD
IHM IHM 4,3″ monocromática – TP300
Elemento de comunicação Rádio modem RM2060
Alimentação Fonte carregadora com bateria e autonomia de 12 horas
Entradas analógicas 08 entradas analógicas em 4 a 20 mA protegidas contra surtos
Saídas analógicas 02 saídas 4 a 20mA com módulos Alfacomp IA2801
Entradas digitais 24 entradas digitais em 24V livres
Saídas digitais 16 saídas digitais, sendo 08 isoladas a réle pelo módulo ID2908
Iluminação Módulo SW3301 com 12 LEDs brancos de alta intensidade
Indicação de porta aberta Sensor de porta aberta conectado ao CLP
Indicação de alimentação Sensor indica alimentação pela rede ou pela bateria
Dimensões Altura 60 x Largura 40 x Profundidade 20 cm
Grau de Proteção IP54 (*consulte outros modelos)
Proteção da alimentação DPS SW3300

Componentes do painel de telemetria

Qtd. Modelo Descrição
1 Haiwell C48S0P CLP com 28 entradas digitais, 20 saídas digitais, porta serial RS232 e RS485, e porta Ethernet
1 IHM TP300 IHM 4,3″ monocromática, 4 linhas x 24 colunas
1 Elemento de Comunicação Rádio modem RM2060
1 Alfacomp – 2061 Fonte de alimentação com bateria
1 Alfacomp – SW3300 Seccionador e protetor com tomada
1 Alfacomp – SW3301 Iluminador de painel com chave fim de curso
1 Alfacomp – IA2820 Interface analógica multiplexada para 8 entradas em 4 a 20mA
2 Alfacomp – IA2801 Interface analógica com 1 saída em 4 a 20mA
1 Alfacomp – ID2908 Isolador a relés para 8 saídas digitais
1 Alfacomp – CN3203 Protetor contra surtos para cabo de RF com conexões N-fêmea (se o elemento de comunicação for rádio)
1 Alfacomp – CB3100 Cabo interno de RF (se o elemento de comunicação for rádio)
1 Cemar – CS-6040-20 Quadro de comando metálico
1 Cemar – BT-7 VD Barra de terra
3 Porta fusível Borne porta fusível
24 Borne Borne Modular 2,5 mm
9 Poste Poste Clip Fix 35-5

Materiais diversos utilizados na instalação da remota de telemetria

Qtd. Descrição
1 Antenas conforme definido no projeto de rádio
2 Conector N macho para cabo RGC 213
1 Cabo externo de RF RGC213
1 Mastro de antena conforme definido no projeto de rádio
1 Materiais diversos de montagem de campo

Esquema elétrico do quadro de automação – Remota de elevatória

Software de controle da estação elevatória

A programação do CLP que controla a estação elevatória é feita em Ladder.

A figura a seguir apresenta os módulos de rotinas que compõe a programação da estação.

Lista de entradas e saídas

Entradas analógicas

Entrada Descrição Escala Faixa de medição Memória
E0 Pressão de recalque 250 a 1250 0 a 100,0 mca V40
E1 Pressão de sucção 250 a 1250 0 a 100,0 mca V41
E2 250 a 1250 V42
E3 250 a 1250 V43
E4 250 a 1250 V44
E5 250 a 1250 V45
E6 250 a 1250 V46
E7 250 a 1250 V47

Entradas digitais

CLP – C48S0P
Entrada Descrição Memória
X0 Pulsos do módulo IA2820 X0
X1 Indicação de CA presente X1
X2 Intrusão no painel X2
X3 Chave do painel de telemetria em MANUAL / AUTOMATICO X3
X4 Invasão na estação X4
X5 X5
X6 MB01 em manual X6
X7 MB01 em automático X7
X8 MB02 em manual X8
X9 MB02 em automático X9
X10 X10
X11 X11
X12 Confirmação da MB01 X12
X13 Confirmação da MB02 X13
X14 X14
X15 Grupo selecionado X15
X16 X16
X17 X17
X18 X18
X19 X19
X20 X20
X21 X21
X22 X22
X23 X23
X24 X24
X25 X25
X26 X26
X27 X27

Saídas digitais

CLP – C48S0P
Saída Descrição Memória
Y0 Alarme sonoro Y0
Y1 Y1
Y2 Comando liga/desliga MB01 Y2
Y3 Comando liga/desliga MB02 Y3
Y4 Y4
Y5 Y5
Y6 Y6
Y7 Y7
Y8 Y8
Y9 Y9
Y10 Y10
Y11 Y11
Y12 Y12
Y13 Pulsos para atualização do módulo IA2801 Y13
Y14 Pulsos para atualização do módulo IA2801 Y14
Y15 Sinal SL0 de seleção de canal do módulo IA2820 Y15
Y16 Sinal SL1 de seleção de canal do módulo IA2820 Y16
Y17 Sinal SL2 de seleção de canal do módulo IA2820 Y17

Mapa de memórias do CLP

Memória Descrição Tipo Tag Sub-rotina
Memórias internas não retentivas – M0 a M28
M0 BOOL
M1 BOOL
M2 BOOL
M3 BOOL
M4 Subtensão na rede BOOL SUB_V1 PGB:ANALISE_EAT1
M5 Sobretensão na rede BOOL SOBRE_V1 PGB:ANALISE_EAT1
M6 Nível remoto cheio BOOL NR_CHEIO PGB:ANALISE_EAT1
M7 Subcorrente dos motores BOOL SUB_I1 PGB:ANALISE_EAT1
M8 Sobrecorrente dos motores BOOL SOBRE_I1 PGB:ANALISE_EAT1
M9 BOOL
M10 Automático bloqueado pelo CCO BOOL BLOQ_AUT1 PGB:ANALISE_EAT1 PGB:CMD    PGB:GRP_EAT1
M11 BOOL
M12 Pressão mínima na sucção BOOL PS1_MIN PGB:ANALISE_EAT1
M13 MB01 desativada BOOL EAT1_1_OFF PGB:ANALISE_EAT1
M14 MB02 desativada BOOL EAT1_2_OFF PGB:ANALISE_EAT1
M15 BOOL BLOQ_AUT1
M16 Falha dos motores BOOL FALHA1 PGB:ANALISE_EAT1
M17 Ativa alarme sonoro BOOL ALR ON PGB:ALARME
M18 Funcionamento OK da elevatória BOOL EAT1_OK PGB:GRP_EAT1
M19 Nível remoto baixo BOOL NR_BAIXO PGB:GRP_EAT1
M20 BOOL
M21 BOOL
M22 Liga/desliga MB01 – modo bloqueado BOOL MB01_1 PGB:CMD  PGB:GRP_EAT1
M23 Liga/desliga MB02 – modo bloqueado BOOL MB02_1 PGB:CMD  PGB:GRP_EAT1
M24 Desativa/reseta alarme sonoro BOOL RST ALR REMOTO PGB:ALARME PGB:CMD
M25 BOOL
M26 BOOL
M27 Nível remoto atualizado BOOL NR ATUALIZADO PGB:ANALISE_EAT1
M28 Nível remoto perdido BOOL NR PERDIDO PGB:ANALISE_EAT1
Memórias internas especiais – SM0 a SM5
SM0 Ligado enquanto CLP em modo RUN BOOL On during Running
SM2 Ligado durante a primeira varredura BOOL On during the first
SM5 Pulso a cada 1 segundo BOOL 1s clock pulse
Timers – T0 a T15
T0 TIMER
T1 TIMER
T2 Aguarda 30s para alarmar subtensão TIMER SUBV PGB:ANALISE_EAT1
T3 Aguarda 30s para alarmar sobretensão TIMER SOBREV PGB:ANALISE_EAT1
T4 Aguarda 30s para alarmar nível remoto cheio TIMER NR_CHEIO PGB:ANALISE_EAT1
T5 Aguarda 60s para alarmar subcorrente TIMER SUB_SOBRE_I PGB:ANALISE_EAT1
T6 Aguarda 60s para alarmar nível remoto perdido TIMER NR_PERDIDO PGB:ANALISE_EAT1
T7 Aguarda 30s para alarmar pressão de sucção baixa TIMER PS1_MIN PGB:ANALISE_EAT1
T8 Aguarda 30s para alarmar MB01 desarmou TIMER MB01_1_DESARMOU PGB:ANALISE_EAT1
T9 Aguarda 30s para alarmar MB02 desarmou TIMER MB02_1_DESARMOU PGB:ANALISE_EAT1
T10 Aguarda 10s para ligar MB01 TIMER LIGA_MB01_1 PGB:GRP_EAT1
T11 Aguarda 10s para desligar MB01 TIMER DESL_MB01_1 PGB:GRP_EAT1
T12 Aguarda 10s para ligar MB02 TIMER LIGA_MB02_1 PGB:GRP_EAT1
T13 Aguarda 10s para desligar MB02 TIMER DESL_MB02_1 PGB:GRP_EAT1
T14 Debounce de 3s para acionar alarme sonoro TIMER DEBOUNCE ALR PGB:ALARME
T15 Rearma remotamente alarme sonoro após 10min TIMER DEBOUNCE ALR2 PGB:ALARME
Contadores 16bits – C0 a C3
C0 CTU
C1 CTU
C2 Contador do horímetro da MB01 CTU CONT_HORIM1 PGB:GRP_EAT1
C3 Contador do horímetro da MB02 CTU CONT_HORIM2 PGB:GRP_EAT1
Registradores retentivos – V0 a V209
V0 Pressão de recalque WORD Pressao1 PGB:ESCALA_PRESSAO PGB:IHM_TP300
V1 Pressão de sucção WORD Pressao2 PGB:ESCALA_PRESSAO PGB:ANALISE_EAT1
V2 Cópia do comando enviado pelo CCO WORD Cmd_Rx PGB:CMD
V3 Segundos de 0 a 59s WORD Segundeiro PGB:MAIN
V4 Bit de status WORD Status PGB:BITS_STATUS
V5 Condições de operação da elevatória WORD Cond_Op1 PGB:ANALISE_EAT1

 

Memória Descrição Tipo Tag Sub-rotina
V6 Motivo de parada da elevatória WORD Parada1 PGB:ANALISE_EAT1 PGB:GRP_EAT1
V7 Tensão da fase R WORD VR1 PGB:ANALISE_EAT1 PGB:MULT_MEDIDOR
V8 Tensão da fase S WORD VS1 PGB:ANALISE_EAT1 PGB:MULT_MEDIDOR
V9 Tensão da fase T WORD VT1 PGB:ANALISE_EAT1 PGB:MULT_MEDIDOR
V10 Corrente da fase R WORD IR1 PGB:ANALISE_EAT1 PGB:MULT_MEDIDOR
V11 Fator de potência WORD Fator1 PGB:MULT_MEDIDOR
V12 Horímetro da MB01 WORD Horim1_MB01 PGB:CMD   PGB:GRP_EAT1
V13 Horímetro da MB02 WORD Horim2_MB02 PGB:CMD   PGB:GRP_EAT1
V14 Estado da MB01 WORD Estado1 PGB:BITS_STATUS
V15 Estado da MB02 WORD Estado2 PGB:BITS_STATUS
V16 Falha da MB01 WORD Falha1 PGB:ANALISE_EAT1 PGB:CMD
V17 Falha da MB02 WORD Falha2 PGB:ANALISE_EAT1 PGB:CMD
V18 Corrente da fase S WORD IS1 PGB:ANALISE_EAT1 PGB:MULT_MEDIDOR
V19 Corrente da fase T WORD IT1 PGB:ANALISE_EAT1 PGB:MULT_MEDIDOR
V38 Contador das saídas digitais para multiplexagem WORD Count Multiplex PGB:IA2820
V39 Contador de pulsos da IA2820 WORD Pulsos IA2820 PGB:IA2820 INT:LE_IA2820
V40 Valor da entrada analógica E0 – 0 a 1250 WORD EA0 PGB:IA2820 PGB:ESCALA_PRESSAO
V41 Valor da entrada analógica E1 – 0 a 1250 WORD EA1 PGB:IA2820
PGB:ESCALA_PRESSAO
V42 Valor da entrada analógica E2 – 0 a 1250 WORD EA2 PGB:IA2820
V43 Valor da entrada analógica E3 – 0 a 1250 WORD EA3 PGB:IA2820
V44 Valor da entrada analógica E4 – 0 a 1250 WORD EA4 PGB:IA2820
V45 Valor da entrada analógica E5 – 0 a 1250 WORD EA5 PGB:IA2820
V46 Valor da entrada analógica E6 – 0 a 1250 WORD EA6 PGB:IA2820
V47 Valor da entrada analógica E7 – 0 a 1250 WORD EA7 PGB:IA2820
V52 Preset do fundo de escala do sensor de pressão1 WORD Preset pressao1 PGB:INICIALIZACAO PGB:ESCALA_PRESSAO PGB:IHM_TP300
V53 Preset do fundo de escala do sensor de pressão2 WORD Pulsos pressao2 PGB:INICIALIZACAO PGB:ESCALA_PRESSAO PGB:IHM_TP300
V58 Variável para cálculo em ponto flutuante WORD Rascunho_Float1 SUB:CONV_TENSAO SUB:CONV_CORRENTE
SUB:CONV_FATOR
V59 Variável para cálculo em ponto flutuante WORD Rascunho_Float2 SUB:CONV_TENSAO SUB:CONV_CORRENTE
SUB:CONV_FATOR
V60 Variável para cálculo em ponto flutuante WORD Rascunho_Float3 SUB:CONV_TENSAO SUB:CONV_CORRENTE
SUB:CONV_FATOR
V61 Variável para cálculo em ponto flutuante WORD Rascunho_Float4 SUB:CONV_TENSAO SUB:CONV_CORRENTE
SUB:CONV_FATOR
V62 Variável para cálculo em ponto flutuante WORD Rascunho_Float5 SUB:CONV_TENSAO SUB:CONV_CORRENTE
SUB:CONV_FATOR
V63 Variável para cálculo em ponto flutuante WORD Rascunho_Float6 SUB:CONV_TENSAO SUB:CONV_CORRENTE
SUB:CONV_FATOR
V72 Identifica o grupo selecionado WORD GRP_SEL PGB:BITS_STATUS PGB:IHM_TP300
V73 Acumulador da contagem de tempo do nível remoto WORD TEMPO_AC PGB:ANALISE_EAT1
V74 Cópia do valor do nível remoto enviado do CCO WORD NR1_TEMP PGB:ANALISE_EAT1
V100 Comando enviado pelo CCO WORD Cmd PGB:CMD
V101 Preset de subtensão na rede WORD Subi_V1 PGB:ANALISE_EAT1
V102 Preset de sobretensão na rede WORD Sobre_V1 PGB:ANALISE_EAT1
V103 Preset de subcorrente dos motores WORD Subi_I1 PGB:ANALISE_EAT1
V104 Preset de sobrecorrente dos motores WORD Sobre_I1 PGB:ANALISE_EAT1
V105 Preset de nível de liga motor WORD NL1 PGB:GRP_EAT1 PGB:IHM_TP300
V106 Preset de nível de desliga motor WORD ND1 PGB:ANALISE_EAT1
V107 Preset de pressão mínima de sucção WORD PS1_min PGB:ANALISE_EAT1
V108 Preset de tempo para desligar por falta de envio do nível remoto WORD TEMPO_D1 PGB:ANALISE_EAT1

 

Memória Descrição Tipo Tag Sub-rotina
V109 Nível remoto WORD NR1 PGB:ANALISE_EAT1
V200 Valor de tensão da fase R lida do multimedidor WORD VR_MULT PGB:Main PGB:MULT_MEDIDOR
V201 Valor de tensão da fase S lida do multimedidor WORD VS_MULT PGB:MULT_MEDIDOR
V202 Valor de tensão da fase T lida do multimedidor WORD VT_MULT PGB:MULT_MEDIDOR
V203 Valor da corrente R lida do multimedidor WORD IR_MULT PGB:Main PGB:MULT_MEDIDOR
V204 Valor da corrente S lida do multimedidor WORD IS_MULT PGB:MULT_MEDIDOR
V205 Valor da corrente T lida do multimedidor WORD IT_MULT PGB:MULT_MEDIDOR
V206 WORD
V207 WORD
V208 WORD
V209 Valor do fator de potência lida do multimedidor WORD FATOR_MULT PGB:MULT_MEDIDOR

ICOM – Interface de comunicação

O mapeamento de memória utilizado para leitura e escrita do mestre de comunicação Modbus RTU chamamos de ICOM. As tabela abaixo agrupam as variáveis de leitura e escrita da ICOM.

  • Bloco de Memória de Monitoração (V0 a V19)
  • Bloco de Memória de Setpoints (V100 a V109)

Bloco de memória de monitoração (V0 a V19)

Este é o bloco de dados lidos pelo CCO.

Posição Tag Descrição Memória
00 Pressao1 Pressão de recalque V0
01 Pressao2 Pressão de sucção V1
02 Cmd_Rx Cópia do comando enviado pelo CCO V2
03 Segundeiro Segundos de 0 a 59s V3
04 Status Bit de status V4
05 Cond_Op1 Condições de operação da elevatória V5
06 Parada1 Motivo de parada da elevatória V6
07 VR1 Tensão da fase R V7
08 VS1 Tensão da fase S V8
09 VT1 Tensão da fase T V9
10 IR1 Corrente da fase R V10
11 Fator1 Fator de potência V11
12 Horim1_MB01 Horímetro da MB01 V12
13 Horim2_MB02 Horímetro da MB02 V13
14 Estado1 Estado da MB01 V14
15 Estado2 Estado da MB02 V15
16 Falha1 Falha da MB01 V16
17 Falha2 Falha da MB02 V17
18 IS1 Corrente da fase S V18
19 IT1 Corrente da fase T V19

Descrição da memória de monitoramento – STATUS

A memória Status contém 16 bits que são utilizados como status de funcionamento da estação, cada bit identifica uma ocorrência, sendo 0=false e 1=true.

Bit 15 Bit 14 Bit 13 Bit 12 Bit 11 Bit 10 Bit 9 Bit 8 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
  • Bit 0 =0(bateria),     =1(rede CA)
  • Bit 1 =0(porta fechada),     =1( porta aberta)
  • Bit 2 =0(painel em manual),     =1(painel em automático)
  • Bit 3 =0(invasão sim),     =1(invasão não)
  • Bit 4 =0(alarme sonoro desligado),     =1(alarme sonoro ligado)
  • Bit 5  =0(seleção MB01),     =1( seleção MB02)

Descrição da memória de monitoramento – Cond_Op1

A memória Cond_Op1 contém 16 bits que são utilizados como status de funcionamento da estação, cada bit identifica uma ocorrência, sendo 0=false e 1=true. 

Bit 15 Bit 14 Bit 13 Bit 12 Bit 11 Bit 10 Bit 9 Bit 8 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
  • Bit 0 =0(normal),     =1(bloqueado pelo CCO)
  • Bit 1 =1(normal),     =1(subtensão)
  • Bit 2 =0(normal),     =1(sobretensão)
  • Bit 3 =0(normal),     =1(pressão de sucção baixa)
  • Bit 4 =0(normal),     =1(nível remoto cheio)
  • Bit 5 =0(normal),     =1(nível remoto perdido)
  • Bit 6 =0(normal),     =1(falha no grupo selecionado)
  • Bit 7 =0(normal),     =1(MB01 em manual)
  • Bit 8 =0(normal),     =1(MB01 desativada)
  • Bit 9 =0(normal),     =1(MB01 em automático)
  • Bit 10 =0(normal),    =1(MB02 em manual)
  • Bit 11 =0(normal),    =1(MB02 desativada)
  • Bit 12 =0(normal),    =1(MB02 em automático)

Descrição da memória de monitoramento – Parada1

A memória Parada1 é responsável por informar para o CCO o motivo da parada do grupo motobomba em funcionamento.

  • 00 = sem motivo
  • 01 = painel de telemetria em manual
  • 02 = bloqueado pelo CCO
  • 03 = subtensão na rede
  • 04 = sobretensão na rede
  • 05 = pressão de sucção baixa
  • 06 = nível remoto cheio
  • 07 = nível remoto perdido
  • 08 = grupo selecionado em falha
  • 09 = grupo selecionado em manual
  • 10 = grupo selecionado desativado

Descrição da memória de monitoramento – Estado1 / Estado2

As memórias Estado1 e Estado2 são responsáveis por informar para o CCO o status das bombas.

  • 00 = bomba desligada
  • 01 = bomba ligada

Descrição da memória de monitoramento – Falha1 / Falha2

As memórias Falha1 e Falha2 são responsáveis por informar para o CCO os códigos de falha das bombas.

  • 00 = sem falha
  • 01 = subcorrente
  • 02 = sobrecorrente
  • 03 = não utilizado
  • 04 = grupo desarmou

Bloco de memória de setpoints (V100 a V109)

Este é o bloco de parâmetros enviados pelo CCO.

Posição Tag Descrição Memória
00 Cmd Comando enviado pelo CCO V100
01 Subi_V1 Preset de subtensão na rede V101
02 Sobre_V1 Preset de sobretensão na rede V102
03 Subi_I1 Preset de subcorrente dos motores V103
04 Sobre_I1 Preset de sobrecorrente dos motores V104
05 NL1 Preset de nível de liga motor V105
06 ND1 Preset de nível de desliga motor V106
07 PS1_min Preset de pressão mínima de sucção V107
08 TEMPO_D1 Preset de tempo para desligar por falta de envio do nível remoto V108
09 NR1 Nível remoto V109

Descrição da memória de setpoint – Cmd

A memória Cmd é responsável por receber valores do CCO e executar comandos, que estão listados a seguir.

  • 00 = sem comando
  • 01 = não utilizado
  • 02 = não utilizado
  • 03 = bloqueia funcionamento automático
  • 04 = libera funcionamento automático
  • 05 = cala alarme sonoro
  • 06 = liga MB01
  • 07 = desliga MB01
  • 08 = liga MB02
  • 09 = desliga MB02
  • 10 = não utilizado
  • 11 = não utilizado
  • 12 = não utilizado
  • 13 = não utilizado
  • 14 = não utilizado
  • 15 = não utilizado
  • 16 = não utilizado
  • 17 = não utilizado
  • 18 = zera horímetro da MB01
  • 19 = zera horímetro da MB02
  • 20 = não utilizado
  • 21 = não utilizado
  • 22 = não utilizado
  • 23 = não utilizado
  • 24 = zera falha da MB01
  • 25 = zera falha da MB02

Operação da IHM

O IHM (Interface Homem Máquina) TP300 é composto de:

  • Monocromático de 4 linhas por 24 caracteres;
  • Display de 4,3”;
  • Resolução de 192 x 64 pixels;
  • Backlight;
  • Ajuste de contraste;
  • Portas de comunicação RS232 e RS485;
  • Possui 19 teclas que podem ser definidas como teclas de função;
  • Protocolos de comunicação para SIEMENS, Mitsubishi, OMRON, Schneider, Facon, entre outros fabricantes;
  • Possui protocolo Modbus RTU;

Teclas de Edição e Navegação

  • Para navegar entre as telas da IHM, pressione a seta para cima ou seta para baixo.
  • Nas telas que permitem edição, pressione SET para selecionar o campo de edição, quando selecionado ficará com o fundo branco.
  • Quando estiver em um campo de edição e precisar apagar o seu valor, pressionar CLR.
  • Para acessar um campo de edição ou confirmar o novo valor digitado, pressionar a tecla ENT.
  • Para sair de um campo de edição sem alterar o seu valor, pressione a tecla ESC.

Telas configuradas

Este item descreve as telas configuradas no projeto. Para navegar pelas telas, utilize as teclas de seta para cima e seta para baixo.

Tela 01 – Tela de apresentação

Tela de apresentação com nome da empresa contratante do sistema e com o nome da empresa que desenvolveu o software.

Tela 02 – Nível remoto

Apresenta o valor do nível do reservatório em percentual para o qual a elevatória bombeia a água tratada e o nível de liga e o nível de desliga.

Tela 03 – Pressão

Apresenta a pressão de recalque e sucção da elevatória.

Tela 04 – Rede CA

Apresenta o valor da tensão e corrente das fases R, S, T e o fator de potência da elevatória.

Tela 05 – Grupo selecionado

Apresenta o grupo selecionado na chave seletora do painel de acionamento do CCM da elevatória.

Tela 06 – Status da elevatória

Apresenta status da motobombas, motivo de parada do grupo e horímetros.

Tela 07 – Escala dos transmissores

Ajuste da escala dos transmissores de pressão de recalque e sucção da elevatória.

Multimedidor – ST9250R

As grandezas elétricas como corrente, tensão e fator de potência, são adquiridas pelo multimedidor de grandezas elétricas modelo ST9250R que se comunica com o CLP pela porta RS485 do CLP em protocolo MODBUS. Nesta porta, o CLP está configurado como endereço 1, 19200 bps, 8 bits, 1 stop bits e sem paridade. O multimedidor assume o endereço 1.

O manual do multimedidor pode ser baixado diretamente do site da Alfacomp no link: https://www.alfacomp.ind.br/medidores-e-indicadores/multimedidor-de-grandezas-eletricas.

Os registradores de grandezas elétricas ST9250R atuam como poderosos sistemas de monitoramento de energia elétrica, avaliando de forma contínua e em tempo real a tensão e a corrente nas três fases pelo método True RMS, permitindo o cálculo preciso de todos os itens de interesse.

Os parâmetros do registrador podem ser ajustados no próprio equipamento, através de uma interface amigável ou via interface serial padrão elétrico RS-485, pelo protocolo MODBUS-RTU.

Cálculo I

Para o cálculo do fator de potência.

  • Se valor entre 65536 e 64511, sinal indutivo (-) Fp = (65536 – VALOR) / 1024
  • Se valor entre 1024 e 0, sinal capacitivo (+) Fp = valor / 1024

Cálculo II

Para o cálculo de corrente, potência ativa, aparente, reativa, falta de Kvar e excesso de Kvar.

  • Variável = valor lido * (valor do TC / 5) / 1000

A resposta é uma variável quantizada (Qx) de acordo com a tabela de variáveis.
Definição do tamanho das variáveis

  • Int = Inteiros de 2 Bytes
  • Long = Inteiros de 4 Bytes
  • Variáveis em Q1, dividir por 2 para obter a parte inteira e a decimal
  • Variáveis em Q2, dividir por 4 para obter a parte inteira e a decimal
  • Variáveis em Q3, dividir por 8 para obter a parte inteira e a decimal
  • Variáveis em Q5, dividir por 32 para obter a parte inteira e a decimal
  • Variáveis em Q6, dividir por 64 para obter a parte inteira e a decimal
  • Variáveis em Q10, dividir por 1024 para obter a parte inteira e a decimal

Esquemas elétricos de ligações

As figuras a seguir mostram os esquemas de ligação para a instalação dos registradores ST9250R.

Observações importantes na instalação do equipamento

  • O transformador de corrente (TC) deve medir a corrente total a ser monitorada.
  • Deve-se colocar um TC específico para a medição de corrente (sempre na relação de transformação XXXX/5A). Caso já exista um instrumento de medição, a medição de corrente pode aproveitar o TC do instrumento, desde que a corrente do secundário do TC seja sempre ligada em série com a do medidor.
  • Deve-se colocar um TC específico para a medição de corrente (sempre na relação de transformação XXXX/5A). Caso já exista um instrumento de medição, a medição de corrente pode aproveitar o TC do instrumento, desde que a corrente do secundário do TC seja sempre ligada em série com a do medidor.

Endereços de memória do multimedidor

São os seguintes os parâmetros básicos de leitura Modbus do multimedidor, utilizando a função 0x04 (read input registers).

Endereço Variável Tipo Descrição
01 Vr Int Tensão da fase R (Q6)
02 Vs Int Tensão da fase S (Q6)
03 Vt Int Tensão da fase T (Q6)
04 Cr Int Corrente da fase R (Q3) – ver cálculo II
05 Cs Int Corrente da fase S (Q3) – ver cálculo II
06 Ct Int Corrente da fase T (Q3) – ver cálculo II
07 FPr Int Fator de potência da fase R – ver cálculo I
08 FPs Int Fator de potência da fase S – ver cálculo I
09 FPt Int Fator de potência da fase T – ver cálculo I
10 FPtt Int Fator de potência total – ver cálculo I
11 Pr Int Potência ativa da fase R (Q5) – ver cálculo II
12 Ps Int Potência ativa da fase S (Q5) – ver cálculo II
13 Pt Int Potência ativa da fase T (Q5) – ver cálculo II
14 HPtt High-Long Potência ativa total – ver cálculo II
15 LPtt Low-Long Potência ativa total – ver cálculo II
16 Qr Int Potência reativa da fase R (Q5) – ver cálculo II
17 Qs Int Potência reativa da fase S (Q5) – ver cálculo II
18 Qt Int Potência reativa da fase T (Q5) – ver cálculo II
19 HQtt High-Long Potência reativa total – ver cálculo II
20 LQtt Low-Long Potência reativa total – ver cálculo II
21 Sr Int Potência aparente da fase R (Q5) – ver cálculo II
22 Ss Int Potência aparente da fase S (Q5) – ver cálculo II
23 St Int Potência aparente da fase T (Q5) – ver cálculo II
24 HStt High-Long Potência aparente total – ver cálculo II
25 LStt Low-Long Potência aparente total – ver cálculo II
26 Freq Int Frequência (Q2)
27 HEat High-Long Energia ativa – ver cálculo II
28 LEat Low-Long Energia ativa – ver cálculo II
29 Demat Int Demanda ativa – ver cálculo II
30 H-Ereat High-Long Energia reativa – ver cálculo II
31 L-Ereat Low-Long Energia reativa – ver cálculo II
32 Demreat Int Demanda reativa – ver cálculo II
33 Dematm Int Demanda ativa média – ver cálculo II
34 Dematac Int Demanda ativa acumulada – ver cálculo II
35 Demapm Int Demanda aparente média – ver cálculo II
36 Demapac Int Demanda aparente acumulada – ver cálculo II
37 Kvaflt Int Valor de Kvars faltando – ver cálculo II
38 Kvaexce Int Valor de Kvars excedentes – ver cálculo II
39 Dematant Int Demanda ativa máxima do mês anterior – ver cálculo II
40 Demapant Int Demanda aparente máxima do mês anterior – ver cálculo II
41 Tensao rs Int Tensão entre fase R e S (Q6)
42 Tensao st Int Tensão entre fase T e S (Q6)
43 Tensao rt Int Tensão entre fase R e T (Q6)
44 TP rs Int Tensão no primário entre fase R e S (Q6)
45 TP st Int Tensão no primário entre fase T e S (Q6)
46 TP rt Int Tensão no primário entre fase R e T (Q6)
47 Ttri Int Tensão trifásica (Q6)
48 Ctri Int Corrente trifásica (Q3)

Download do projeto completo

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Suporte para a implantação

Para mais informações ou ajuda técnica, conte com nosso suporte.
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Projeto de automação e telemetria de um reservatório de água tratada

Este artigo contendo o Projeto de automação e telemetria de um reservatório de água tratada é o décimo da série Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água“.
Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.
Juntamente com os artigos, são fornecidos links para download de projetos elétricos completos dos painéis, assim como softwares Ladder para automação das estações e o software customizável SCADA com telas para até 10 reservatórios e 10 elevatórias de água, tudo absolutamente sem custo.
[button_2 align=”center” href=”https://alfacompbrasil.com/2019/04/12/telemetria-de-agua/”%5DLeia o artigo: TUDO SOBRE A TELEMETRIA DO ABASTECIMENTO MUNICIPAL DE ÁGUA[/button_2]
Neste artigo apresentamos o projeto completo de hardware e software para a automação, controle e telemetria de um reservatório de água tratada.
O link abaixo contém o arquivo compactado contendo o projeto completo de automação e telemetria da estação contendo esquemático, software Ladder e o Manual de Projeto e Utilização.
[file_download style=”1″][download title=”Projeto%20de%20automa%C3%A7%C3%A3o%20do%20reservat%C3%B3rio” icon=”style2-thumb-dl-pdf.png” file=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2019/09/Projeto-de-automação-do-reservatório.zip” package=”” level=”” new_window=””]Projeto%20completo%20de%20automa%C3%A7%C3%A3o%20e%20telemetria%20de%20um%20reservat%C3%B3rio%20de%20%C3%A1gua%20tratada%20contendo%20esquem%C3%A1tico%2C%20software%20Ladder%20e%20o%20Manual%20de%20Projeto%20e%20Utiliza%C3%A7%C3%A3o.[/download][/file_download]

Descrição geral do funcionamento do reservatório de água tratada

Normalmente, um reservatório tem por finalidade abastecer por gravidade um bairro ou região do município. Cabe à estação elevatória de água a função de manter o reservatório abastecido. Para tanto, a informação do nível do reservatório deve ser transmitida à elevatória para essa, por sua vez, comande o funcionamento dos grupos moto bombas de maneira a manter o reservatório sempre com o nível dentro dos níveis predefinidos de operação.
As unidades remotas de reservatório têm por objetivo ler os sinais de nível e vazão e reportá-los ao CCO. A informação de nível de cada reservatório é repassada à sua respectiva estação elevatória pelo sistema da comunicação via rádio, centralizado no CCO.
Nesse tipo de configuração o reservatório terá dois níveis (set points) pré-definidos pela operação:

  • Nível de liga: O nível de liga é mais baixo que o nível de desliga e é aquele nível, que quando atingido, indica para a lógica de comando da elevatória que o grupo motobomba deve ser ligado.
  • Nível de desliga: O nível de desliga é mais alto que o nível de liga e é aquele nível, que quando atingido, indica para a lógica de comando da elevatória que o grupo motobomba deve ser desligado.

A figura a seguir apresenta a topologia simplificada de uma estação de reservatório.

Painel de telemetria PT5420


Baseado no CLP Haiwell modelo C16SOP, o painel apresenta alto índice de integração, modularidade, facilidade de manutenção e protocolo MODBUS RTU mestre e escravo, resultando em uma montagem de alto desempenho e baixo custo. O quadro está programado para controlar e monitorar:

  • Vazões de saída de água;
  • Nível de reservatório;
  • Invasão;
  • Falta de energia;
  • Painel aberto;

Características técnicas do painel de telemetria

CLP Haiwell C16SOP com 8ED 8SD
Elemento de comunicação Rádio modem RM2060
Alimentação Fonte carregadora com bateria e autonomia de 12 horas
Entradas analógicas 08 entradas analógicas em 4 a 20 mA protegidas contra surtos
Entradas digitais 7 entradas digitais em 24V livres
Saídas digitais 8 saídas digitais, sendo 08 isoladas a réle pelo módulo ID2908
Iluminação Módulo SW3301 com 12 LEDs brancos de alta intensidade
Indicação de porta aberta Sensor de porta aberta conectado ao CLP
Indicação de alimentação Sensor indica alimentação pela rede ou pela bateria
Dimensões Altura 40 x Largura 40 x Profundidade 20 cm
Grau de Proteção IP54 (*consulte outros modelos)
Proteção da alimentação DPS SW3300

Componentes do painel de telemetria

Qtd. Modelo Descrição
1 Haiwell C16SOP CLP com 08 entradas digitais, 08 saídas digitais, porta serial RS232 e RS485
1 Elemento de Comunicação De acordo com modelo escolhido
1 Alfacomp 2061 Fonte de alimentação com bateria
1 Alfacomp – SW3300 Seccionador e protetor com tomada
1 Alfacomp – SW3301 Iluminador de painel com chave fim de curso
1 Alfacomp – IA2820 Interface analógica multiplexada para 8 entradas em 4 a 20mA
1 Alfacomp – ID2908 Isolador a relés para 8 saídas digitais
1 Alfacomp – CN3203 Protetor contra surtos para cabo de RF com conexões N-fêmea (se o elemento de comunicação for rádio)
1 Alfacomp – CB3100 Cabo interno de RF (se o elemento de comunicação for rádio)
1 Cemar – CS-4040-20 Quadro de comando metálico
1 Cemar – BT-7 VD Barra de terra
3 Porta fusível Borne porta fusível
10 Borne Borne Modular 2,5 mm
9 Poste Poste Clip Fix 35-5

Materiais diversos utilizados na instalação da remota de telemetria

Qtd. Descrição
1 Antenas conforme definido no projeto de rádio
2 Conector N macho para cabo RGC 213
1 Cabo externo de RF RGC213
1 Mastro de antena conforme definido no projeto de rádio
1 Materiais diversos de montagem de campo

Esquema elétrico do quadro de automação – Remota de reservatório

Software de controle do reservatório

A programação do CLP que controla e monitora o reservatório é feita em Ladder.
A figura a seguir apresenta os módulos de rotinas que compõe a programação da estação.

Lista de entradas e saídas

Entradas analógicas

Entrada Descrição Escala Faixa de medição Memória
E0 Nível do reservatório 250 a 1250 0 a 10,0 m V40
E1 Vazão instantânea 250 a 1250 0 a 200,0 l/s V41
E2 250 a 1250 V42
E3 250 a 1250 V43
E4 250 a 1250 V44
E5 250 a 1250 V45
E6 250 a 1250 V46
E7 250 a 1250 V47

Entradas digitais

Entrada Descrição Memória
X0 Pulsos do módulo IA2820 X0
X1 Indicação de CA presente X1
X2 Intrusão no painel X2
X3 Invasão na estação X3
X4 Pulso do acumulador de volume X4
X5 X5
X6 X6
X7 X7

Saídas digitais

Saída Descrição Memória
Y0 Alarme sonoro Y0
Y1 Y1
Y2 Y2
Y3 Y3
Y4 Y4
Y5 Sinal SL0 de seleção de canal do módulo IA2820 Y5
Y6 Sinal SL1 de seleção de canal do módulo IA2820 Y6
Y7 Sinal SL2 de seleção de canal do módulo IA2820 Y7

Mapa de memórias do CLP

Memória Descrição Tipo Tag Sub-rotina
Memórias internas não retentivas – M0 a M3
M0 Ativa alarme sonoro BOOL ALR ON PGB:ALARME
M1 Desativa/reseta alarme sonoro BOOL RST ALR REMOTO PGB:ALARME PGB:CMD
M2 Identifica nível baixo BOOL Nível baixo PGB:BITS_STATUS
M3 Identifica nível alto BOOL Nível alto PGB:BITS_STATUS
Memórias internas especiais – SM0 a SM5
SM0 Ligado enquanto CLP em modo RUN BOOL On during Running
SM5 Pulso a cada 1 segundo BOOL 1s clock pulse
Timers – T0 a T3
T0 Debounce de 3s para acionar alarme sonoro TIMER DEBOUNCE ALR PGB:ALARME
T1 Rearma remotamente alarme sonoro após 10min TIMER DEBOUNCE ALR2 PGB:ALARME
T2 Aguarda 5s para alarmar nível baixo TIMER NIVEL BAIXO PGB:BITS_STATUS
T3 Aguarda 5s para alarmar nível alto TIMER NIVEL ALTO PGB:BITS_STATUS
Contadores 16bits – C0
C0 Acumulador de pulsos do totalizador de vazão CTU Pulso Tot1 PGB:TOTALIZADOR
Registradores retentivos – V0 a V104
V0 Nível do reservatório WORD Nivel1 PGB:BITS_STATUS PGB:ESCALA_NIVEL
V1 Vazão instantânea WORD Vazao1 PGB:ESCALA_VAZAO
V2 Cópia do comando enviado pelo CCO WORD Cmd_RX PGB:CMD
V3 Segundos de 0 a 59s WORD Segundeiro PGB:MAIN
V4 Bit de status WORD Status PGB:BITS_STATUS
V5 Acumulador de volume TOT1_L – parte baixa WORD Tot1_L PGB:CMD PGB:TOTALIZADOR
V6 Acumulador de volume TOT1_H – parte alta WORD Tot1_H PGB:CMD PGB:TOTALIZADOR
V38 Contador das saídas digitais para multiplexagem WORD Count Multiplex PGB:IA2820
V39 Contador de pulsos da IA2820 WORD Pulsos IA2820 PGB:IA2820 INT:LE_IA2820
V40 Valor da entrada analógica E0 – 0 a 1250 WORD EA0 PGB:IA2820 PGB:ESCALA_NIVEL
V41 Valor da entrada analógica E1 – 0 a 1250 WORD EA1 PGB:IA2820
PGB:ESCALA_VAZAO
V42 Valor da entrada analógica E2 – 0 a 1250 WORD EA2 PGB:IA2820
V43 Valor da entrada analógica E3 – 0 a 1250 WORD EA3 PGB:IA2820
V44 Valor da entrada analógica E4 – 0 a 1250 WORD EA4 PGB:IA2820
V45 Valor da entrada analógica E5 – 0 a 1250 WORD EA5 PGB:IA2820
V46 Valor da entrada analógica E6 – 0 a 1250 WORD EA6 PGB:IA2820
V47 Valor da entrada analógica E7 – 0 a 1250 WORD EA7 PGB:IA2820
V50 Preset do fundo de escala do sensor de nível WORD Preset nivel1 PGB:ESCALA_NIVEL
V51 Preset do fundo de escala do sensor de vazão WORD Preset vazao1 PGB:ESCALA_VAZAO
V52 Preset da quantidade de pulsos para totalizar 1 metro cúbico WORD Pulsos Tot1 PGB:TOTALIZADOR
V100 Comando enviado pelo CCO WORD Cmd PGB:CMD
V101 Preset de nível máximo de lâmina d’água WORD Nivel Max
V102 Preset de nível baixo para alarme de nível WORD Nivel Baixo PGB:BITS_STATUS
V103 Preset de nível alto para alarme de nível WORD Nivel Alto PGB:BITS_STATUS
V104 Preset de volume máximo em metros cúbicos do reservatório WORD Volume Max

ICOM – Interface de comunicação

O mapeamento de memória utilizado para leitura e escrita do mestre de comunicação Modbus RTU chamamos de ICOM. A tabela abaixo referência quais são os endereços de memória utilizados.

  • Bloco de Memória de Monitoração (V0 a V6)
  • Bloco de Memória de Setpoints (V100 a V104)

Bloco de memória de monitoração (V0 a V6)

Este é o bloco de dados lidos pelo CCO.

Posição Tag Descrição Memória
00 Nivel1 Nível do reservatório V0
01 Vazao1 Vazão instantânea V1
02 Cmd_RX Cópia do comando enviado pelo CCO V2
03 Segundeiro Segundos de 0 a 59s V3
04 Status Bit de status V4
05 Tot1_L Acumulador de volume TOT1_L – parte baixa V5
06 Tot1_H Acumulador de volume TOT1_H – parte alta V6

Descrição da memória de monitoramento – STATUS

A memória Status contém 16 bits que são utilizados como status de funcionamento da estação, cada bit identifica uma ocorrência, sendo 0=false e 1=true.

Bit 15 Bit 14 Bit 13 Bit 12 Bit 11 Bit 10 Bit 9 Bit 8 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
  • Bit 0 =0(bateria), =1(rede CA)
  • Bit 1 =0(porta fechada), =1(porta aberta)
  • Bit 2 =0(invasão sim), =1(invasão não)
  • Bit 3 =0(alarme sonoro desligado), =1(alarme sonoro ligado)
  • Bit 4 =0(nível normal), =1(nível baixo)
  • Bit 5 =0(nível normal), =1(nível alto)

Bloco de memória de setpoints (V100 a V105)

Este é o bloco de parâmetros enviados pelo CCO.

Posição Tag Descrição Memória
00 Cmd Comando enviado pelo CCO V100
01 Nivel Max Preset de nível máximo de lâmina d’água V101
02 Nivel Baixo Preset de nível baixo para alarme de nível V102
03 Nivel Alto Preset de nível alto para alarme de nível V103
04 Volume Max Preset de volume máximo em metros cúbicos do reservatório V104

Descrição da memória de setpoint – Cmd

A memória Cmd é responsável por receber valores do CCO e executar comandos, que estão listados a seguir.

  • 00 = sem comando
  • 01 = zera totalizador de vazão parte alta e parte baixa do registrador (V5 e V6)
  • 02 = cala alarme sonoro

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Este e-book foi feito para você que deseja saber tudo sobre como criar o sistema de telemetria de água e esgoto para a sua cidade.  O e-book contém um projeto completo para você desenvolver e implantar um sistema de automação, controle e tele supervisão de reservatórios, elevatórias e estações de tratamento de água e esgoto.
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Juntamente com os conteúdos, são fornecidos, absolutamente sem custo, links para download de:
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  • Projetos elétricos completos dos painéis elétricos
  • Softwares Ladder para automação das estações
  • Um template de software customizável SCADA com telas para até 10 reservatórios e 10 elevatórias de água
  • Software gratuito Haiwell Cloud SCADA
  • Software gratuito HaiwellHappy para a programação dos CLPs

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Funcionamento geral do abastecimento de água

Apresentamos a topologia básica dos sistemas municipais de água com suas estações de captação de água bruta, estações de tratamento, estações elevatórias, reservatórios, boosters e demais pontos de controle e monitoração.
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Lógica de funcionamento de reservatórios e elevatórias de água tratada

A forma mais usual para garantir o abastecimento de água em um bairro ou região de um município consiste em construir reservatórios em pontos elevados da área atendida, ou construir reservatório elevados quando a região é plana. A água é conduzida aos pontos de consumo por gravidade e o sistema de abastecimento municipal tem como missão, manter os reservatórios abastecidos.
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CCO – Centro de Controle e Operação da telemetria de água e esgoto

Dotado de computadores e monitores, o CCO permite que a equipe de operação supervisione e controle o funcionamento de todo o sistema de abastecimento de água do município. Do centro de operações é possível comandar de forma automática e manual o funcionamento de elevatórias, reservatórios, boosters, válvulas, comportas, macro medidores de vazão e qualquer outro dispositivo eletromecânico de interesse na distribuição de água. Toda a comunicação se dá via rádio.
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Telemetria via rádio da distribuição de água tratada

Para que o CCO – Centro de Controle e Operação – possa se comunicar com as estações remotas, é necessário um sistema de comunicação. O meio de melhor custo-benefício para implementar essa comunicação é o que chamamos de telemetria via rádio, e o rádio mais utilizado para esse serviço é o rádio modem spread spectrum na faixa dos 900 MHz. O e-book ensina como dimensionar e instalar o sistema de rádio para a telemetria da distribuição de água do município.
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Remotas de telemetria utilizadas no saneamento

Remotas de telemetria são, por definição, dispositivos microprocessados que permitem monitorar e controlar objetos físicos a distância, conectando sensores e atuadores a um sistema SCADA de tele supervisão e controle. Outros nomes para remota de telemetria são:

  • UTR – Unidade Terminal Remota;
  • URT – Unidade Remota de Telemetria;
  • RTU – Remote Telemetry Unit ou Remote Telecontrol Unit.
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Transmissores e sensores utilizados na telemetria do saneamento

Sensores são dispositivos capazes de transformar grandezas físicas em grandezas elétricas, também são chamados de transdutores porque traduzem uma grandeza de uma natureza em outra, no caso em grandeza elétrica. Outro nome frequentemente utilizado em instrumentação é o transmissor. É comum nos referirmos aos medidores de pressão, por exemplo, como transmissores de pressão, até porque o valor da pressão medida é transmitida por cabos elétricos à distância.

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SCADA – Software de supervisão, controle e aquisição de dados

O e-book apresenta um template de software supervisório genérico para um sistema de automação e telemetria de 10 reservatórios e 10 elevatórias de água tratada. O template completo e gratuito está disponível para download.
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Projeto de automação e telemetria de uma elevatória de água

O e-book apresenta o projeto completo de hardware e software para a automação, controle e telemetria de uma estação elevatória de água tratada contendo esquemático, software Ladder e o Manual de Projeto e Utilização.
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Projeto de automação e telemetria de um reservatório de água tratada

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Uma abordagem prática voltada para sistemas de automação, telemetria e SCADA

Cálculo de rádio enlace

O cálculo de rádio enlace avalia a viabilidade de comunicação entre dois pontos. Se você já teve que interligar equipamentos seriais que comunicam via RS232 ou RS485 em distâncias ou situações em que cabos seriais eram inviáveis, este artigo é para você. Utilizar rádio modem para comunicar equipamentos que se comunicam serialmente é mais fácil do que parece. Veja como calcular o enlace de rádio.

Componentes básicos de um rádio enlace

Cálculo de rádio enlace
Podemos definir como rádio enlace o conjunto de equipamentos necessários para estabelecer comunicação por rádio entre dois pontos. Os elementos básicos para a implementação de um rádio enlace são:

  • Rádio transmissor;
  • Linha de transmissão da estação transmissora;
  • Antena transmissora;
  • Meio de propagação;
  • Antena receptora;
  • Linha de transmissão da estação receptora;
  • Rádio receptor;

Comportamento da energia ao logo do percurso

Cálculo de rádio enlace

Desde a saída do transmissor até a chegada no receptor, o sinal sofre atenuações e ganhos. O gráfico ao lado representa a variação da intensidade do sinal ao longo do percurso. A intensidade do sinal sofre as seguintes alterações:

  • Perda no cabo do transmissor;
  • Ganho na antena transmissora;
  • Perda no espaço livre;
  • Ganho na antena receptora;
  • Perda no cabo do receptor.

As intensidades, perdas e ganhos são representados em decibel (dB).

A escala logarítmica

O dB é uma escala utilizada para representar a relação entre duas potências. São as seguintes as unidades de referência usuais nos sistemas de rádio:

  • dBW – relação entre uma dada potência e a unidade de 1W;
  • dBm – relação entre uma dada potência e a unidade de 1mW;
  • dBi – relação entre o ganho de uma antena e o ganho do irradiador isotrópico (antena teórica com diagrama de irradiação esférico).

O cálculo da relação entre duas potências é dado pela fórmula abaixo.

Exemplo: Seja uma potência de 0,001 mW, sua intensidade dada em dBm é calculada como:
10 log (0,001 mW / 1 mW) = – 30 dBm

Cálculo de Rádio Enlace

Dizemos que um enlace é viável se a intensidade calculada do sinal recebido é maior do que o nível de sensibilidade do receptor, guardada a margem de segurança. O cálculo da intensidade de sinal recebido é dado pela fórmula abaixo:


Onde:

  • Tx – Potência de saída do rádio transmissor (dBm);
  • Pt – Perda por atenuação no cabo da antena transmissora (dB);
  • Gt – Ganho na antena transmissora (dBi);
  • Ao – Atenuação no espaço livre (dB);
  • Gr – Ganho da antena receptora (dBi);
  • Pr – Perda por atenuação no cabo da antena receptora (dB);
  • RX – Sinal recebido (dBm).

Atenuação no Espaço Livre

Cálculo de rádio enlace
Uma onda eletromagnética propagando-se no espaço sofre uma atenuação contínua. A intensidade é inversamente proporcional ao quadrado da distância, ou seja, quando a distância dobra, o sinal diminui para um quarto do valor. A atenuação no espaço livre pode ser calculada pela fórmula abaixo.

Onde:

  • D = distância em metros;
  • λ = Comprimento de onda (m) = 300 / freqüência (MHz);
  • Ao = Atenuação do espaço livre (dB).

Ou, utilizando a freqüência (f) em MHz:

Cálculo da Potência Efetivamente Irradiada (ERP)

A Potência Efetivamente Irradiada (ERP) por uma estação transmissora pode ser calculada pela fórmula abaixo.

O valor da ERP é importante na análise para enquadramento das estações às normas da Anatel.

Perda por Obstrução da Primeira Zona de Fresnel

A energia transportada de uma antena transmissora até uma antena receptora é contida em elipsóides concêntricos chamados zonas de Fresnel. Dizemos que não existe perda por obstrução quando não há obstáculos dentro da primeira zona. Essa avaliação é feita levantando-se o perfil do terreno entre as duas estações com a ajuda de mapas cartográficos e calculando-se o raio da zona ao longo do percurso.
O cálculo do raio de Fresnel é apresentado abaixo.
Cálculo de rádio enlace
Perdas ocasionadas por obstruções conhecidas como  gume de faca são calculadas com base no percentual de liberação da primeira zona de Fresnel e seguem a fórmula abaixo.
Cálculo de rádio enlace
Onde v é o índice de liberação do raio de Fresnel dado por:
Cálculo de rádio enlace

Cálculo de rádio enlace

Ondas Eletromagnéticas

Cálculo de rádio enlace

A energia enviada pelas antenas transmissoras e captada pelas antenas receptoras é transportada por ondas eletromagnéticas. Seu nome origina-se do fato de que são compostas por campos elétricos e magnéticos variáveis e se propagam no vácuo à velocidade de 300.000 quilômetros por segundo.

A maneira como os campos elétrico e magnético se orientam no espaço é chamada polarização. Se o campo elétrico é paralelo à superfície da Terra, dizemos que a polarização é horizontal; se o campo elétrico está em plano perpendicular à superfície da Terra, a polarização é vertical.

Cálculo de rádio enlace

Podemos orientar antenas verticalmente ou horizontalmente.

Conceito: OEM é uma perturbação física composta por um campo elétrico (E) e um campo magnético (H) variáveis no tempo, perpendiculares entre si, capazes de se propagar no espaço.

Frequência: número de oscilações por unidade de tempo (Hz).

Comprimento de onda: distância percorrida pela onda durante um ciclo. É definido pela velocidade de propagação dividida pela freqüência. Ver fórmula ao lado.

Antenas

Antenas são dispositivos capazes de transmitir e captar ondas eletromagnéticas nas faixas de radiofrequência. São compostas de componentes metálicos nas mais variadas configurações. Os comprimentos e a disposição dos elementos irão depender das frequências em que se deseja operar. Alguns tipos de antenas são listados abaixo.

  • Yagi;
  • Painel Setorial;
  • Omnidirecional;
  • Antenas Patch;
  • Log – Periódica;

As antenas de interesse principal em telemetria são a Yagi e a omnidirecional.

Antena Yagi – Uda

Normalmente conhecida apenas por antena Yagi, foi concebida em 1926 por Shintaro Uda da Universidade Tohoku do Japão com a colaboração de Hidetsugu Yagi, que teve seu nome associado à antena quando publicou o primeiro artigo em inglês descrevendo a mesma. Conceitualmente, a antena Yagi é composta por um Refletor, um dipolo simples ou dobrado e um ou mais diretores. A antena da figura é apresentada na posição de polarização vertical que é normalmente utilizada em telemetria e apresenta ganhos que vão de 3 até mais de 20 dBi.
Cálculo de rádio enlace
 
 
 
 
 

Antena Omnidirecional

Normalmente construídas com a concepção colinear, essas antenas, como sugere o nome, irradiam com a mesma intensidade em todas as direções do plano horizontal. Sua polarização é naturalmente vertical e apresenta ganhos na faixa de 2 a 10 dBi.Cálculo de rádio enlace

 
 
 
 
 
 
 
 

Polarização de Antenas

A figura a seguir apresenta a irradiação resultante de um dipolo simples polarizado verticalmente. Em polarização vertical, o plano elétrico é perpendicular à superfície da Terra, enquanto o plano magnético é paralelo à superfície da Terra.

Cálculo de rádio enlace

Diagrama de Irradiação

O diagrama de irradiação é a representação gráfica da forma como a energia eletromagnética se distribui no espaço.

Cálculo de rádio enlace

O diagrama pode ser obtido tanto pelo deslocamento de uma antena de prova em torno da antena que se está medindo, como pela rotação dessa em torno do seu eixo, enviando os sinais recebidos a um receptor capaz de discriminar com precisão a freqüência e a potência recebidas.

Os resultados obtidos são geralmente normalizados. Ao máximo sinal recebido é dado o valor de 0 dB, facilitando a interpretação dos lóbulos secundários e a relação frente-costas.

A curva em azul representa a energia irradiada em cada direção em torno da antena.

Ângulo de Meia Potência

Cálculo de rádio enlace

Os ângulos de meia potência são definidos pelos pontos no diagrama onde a potência irradiada equivale à metade da irradiada na direção principal. Esses ângulos definem a abertura da antena no plano horizontal e no plano vertical.

OBS: -3 dB = 50% Potência

No exemplo ao lado temos: Ângulo de –3dB = 55°

 

Diretividade

É a relação entre o campo irradiado pela antena na direção de máxima irradiação e o campo que seria gerado por uma antena isotrópica que recebesse a mesma potência. A diretividade de uma antena define sua capacidade de concentrar a energia irradiada numa determinada direção.
          Cálculo de rádio enlaceE máx = Energia da antena em estudo.
          E isso = Energia da antena isotrópica.
 

Ganho

O ganho pode ser entendido como o resultado da diretividade menos as perdas. Matematicamente, é o resultado do produto da eficiência pela diretividade.
Cálculo de rádio enlaceG = Ganho
D = Diretividade
η = Eficiência
A eficiência de uma antena diz respeito ao seu projeto eletromagnético como um todo, ou seja, são todas as perdas envolvidas (descasamento de impedância, perdas em dielétricos, lóbulos secundários…). Normalmente, está na faixa de 90% a 95%.

Cabos

Linha de transmissão é uma linha com dois ou mais condutores isolados por um dielétrico que tem por finalidade fazer com que uma OEM se propague de modo guiado. Essa propagação deve ocorrer com a menor perda possível. As linhas de transmissão podem ser construídas de diversas maneiras: cabos paralelos, pares trançados, microstrip, cabos coaxiais, guias de onda, etc.
Os cabos coaxiais são as linhas de transmissão mais utilizadas em aplicações de telemetria.
Cálculo de rádio enlace
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Conectores e Protetores Contra Surto

A tabela a seguir apresenta alguns dos conectores mais utilizados nas aplicações de Telemetria.
Cálculo de rádio enlace
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Exemplo de rádio modem utilizado em telemetria, automação e SCADA

Rádio modem RM2060O transceptor RM2060 consiste em uma solução de alto desempenho e baixo custo para comunicação wireless utilizando tecnologia Spread Spectrum na faixa dos 900 MHz podendo substituir milhares de metros de cabos de comunicação em ambientes industriais ruidosos. Utilizando comprovada tecnologia FHSS, que dispensa licença de operação junto a Anatel, o transceptor RM2060 estabelece comunicação entre computadores, CLPs e instrumentos diversos que possuem porta serial em padrão RS232 ou RS485 com taxas de 1200 a 115.200 bps. Para aumentar a segurança e integridade das comunicações, os transceptores RM2060 permitem a encriptação dos dados.

 
 
 

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Modbus é um protocolo de comunicação serial desenvolvido e publicado pela empresa Modicon (hoje uma empresa do grupo Schneider Electric) em 1979 pra uso em seus CLPs (Controladores Lógicos Programáveis). O protocolo Modbus se transformou no protocolo mais difundido para comunicação entres dispositivos de controle e automação industrial. Os motivos principais para o uso do Modbus em ambiente industrial são:

  • Foi desenvolvido especialmente para aplicações industriais;
  • Domínio público e sem cobrança de direitos autorais;
  • Fácil de utilizar e manter;
  • Comunicação de bits e words entre dispositivos de diferentes fabricantes sem restrições.

O Modbus permite a comunicação entre diversos dispositivos conectados a mesma rede, por exemplo, um sistema que mede temperatura e umidade e envia os dados lidos a um computador. O Modbus é frequentemente utilizado para interligar um computador rodando um software supervisório SCADA com as unidades remotas (RTU). No Modbus, muitos dos dados comunicados recebem o nome de dispositivos usuais nas linguagens Ladder de programação de CLPs, por exemplo, uma saída física binária é chamada coil (bobina), e uma entrada física é chamada contact (contato).

A manutenção do protocolo Modbus é feita pela entidade Modbus Organization desde abril de 2004, quando a Schneider Electric transferiu os direitos para essa organização. A Modbus Organization é uma associação de usuários e fabricantes de dispositivos compatíveis com o protocolo Modbus que defendem a continuidade da utilização do protocolo.

A tabela a seguir apresenta as variáveis fornecidas por um dispositivo escravo para um dispositivo mestre.

Principais versões do protocolo Modbus

Modbus RTU

O Modbus RTU é utilizado em comunicação serial e utiliza uma versão binária compacta dos dados. Os bytes de comando e dados são seguidos por um código de checagem cíclica redundante (CRC) para garantir a confiabilidade dos dados. O Modbus RTU é a implementação mais utilizada do protocolo Modbus. Os frames de comunicação são transmitidos de forma contínua sem espaços de tempo entre os bytes.

Modbus ASCII

Esta versão do protocolo utiliza caracteres ASCII na comunicação. O Modbus ASCII utiliza o Longitudinal Redundancy Checksum. Os frames de comunicação iniciam por “:” e terminam por “CR/LF”.

Modbus TCP/IP ou Modbus TCP 

Esta versão do Modbus é utilizada para comunicação utilizando redes TCP/IP, conectando pela porta 502. O Modbus TCP não requer um cálculo de checksum, isso porque o TCP/IP já garante a integridade dos dados.

Comunicação e dispositivos

Cada dispositivo da rede Modbus recebe um endereço único. Em redes seriais apenas os dispositivos mestre podem iniciar uma comunicação (comando). Em redes Ethernet, qualquer dispositivo pode enviar um comando Modbus, contudo, normalmente, apenas um dispositivo será mestre e enviará comandos. Os comandos Modbus contém em seu frame o endereço do dispositivo alvo da comunicação (entre 1 e 247). Apenas o dispositivo endereçado irá aceitar e processar o comando. Existe, contudo, o endereço zero (0) utilizado para o mestre comunicar com todos os dispositivos, comandos broadcast, sendo que esses comandos não são respondidos com uma mensagem de acknoledgement. Todos os comandos Modbus contém a informação de checksum para permitir aos dispositivos detectar falhas na comunicação. Os comandos básicos Modbus podem instruir um dispositivo a alterar o valor em um registro, controlar ou ler uma porta de I/O, e solicitar que um dispositivo envie um ou mais valores contidos em seus registros.

Muitos modems, rádios modem e gateways suportam o Modbus. Alguns desses dispositivos de comunicação são, inclusive, projetados para trabalhar com o protocolo Modbus. Na utilização do Modbus em aplicações wireless um cuidado especial deve ser tomado em relação a latência dos sistemas, fazendo com que os atrasos nas respostas aos comandos Modbus sejam maiores do que os tempos observados em redes cabeadas.

O frame de comunicação Modbus
Um frame de comunicação no protocolo Modbus é composto de:

  • Endereço
  • Função de comando
  • Dados
  • Checksum

Formato do frame Modbus RTU


Observações sobre CRC:

  • Polinômio: x16x15 + x2 + 1 (CRC-16-ANSI também conhecido como CRC-16-IBM, polinômio algébrico normal hexadecimal 8005 e invertido A001).
  • Valor inicial: 65,535.
  • Exemplo de frame em hexadecimal: 01 04   02   FF   FF   B8   80 (CRC-16-ANSI calculado de 01 a FF, resultando 80B8, sendo transmitido o Byte menos significativo primeiro e depois o Byte mais significativo.

Formato do frame Modbus ASCII

Endereço, função, dados e LRC são todos pares de caracteres ASCII que representam valores hexadecimais. Por exemplo, o valor 122 (7 x 16 + 10) será representado por “7A”.

LRC é calculado como a soma dos valores de 8 bits, negado (complemento de dois) e codificado como um valor de 8 bits. Exemplo: se o endereço, função e dados são 247, 3, 19, 137, 0 e 10, a soma é 416. O complemento de dois é (-416), reduzido em 8 bits é 96, que será representado por 60 em hexadecimal. O frame resulta: F7031389000A60<CR><LR>

Formato do frame Modbus TCP

O identificador da unidade é utilizado em redes com diversos dispositivos Modbus, como em sistemas com gateways. Nesse caso, o identificador de unidade informa o endereço do dispositivo por trás do gateway. Em modo nativo, os dispositivos Modbus TCP normalmente ignoram o identificador de unidade.

Os valores nos dados do frame Modbus são ordenados de forma que o byte mais significativo é transmitido primeiro.

Códigos de função Modbus


As funções 3 e 16 são as mais utilizadas quando utilizamos rádios modem como meio de comunicação pois agrupando os registros diminuímos o tempo total de varredura da comunicação.

Exemplo de interface Modbus


As Interfaces Modbus Alfacomp são uma família de módulos de entradas e saídas analógicas e digitais que comunicam pelo protocolo Modbus.

  • Protocolo de comunicação: Modbus RTU
  • Modbus mestre e escravo
  • Seleção de endereço por DIP switch
  • Alimentação: 10 a 30 VCC
  • Consumo máximo de 200 mA

Protocolo Modbus – Download em PDF

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Este artigo explica como implementar um circuito que permite ler até oito sinais analógicos de 4 a 20 mA na entrada digital de um CLP que não possui entradas analógicas. A solução apresentada possui excelente custo benefício.

Antes de apresentarmos o circuito, faremos algumas definições de base como segue.

O que são sinais analógicos

Um sinal analógico é qualquer sinal contínuo cuja variação no tempo representa a variação de uma grandeza física, fazendo assim uma analogia entre a grandeza e sua representação elétrica.

Exemplo de grandezas físicas que podem ser representadas por sinais analógicos:

  • Temperatura;
  • Pressão;
  • Nível de um líquido ou reservatório.

Exemplo de sinais analógicos:

  • 0 a 10 V;
  • 4 a 20 mA.

Ou seja, podemos, por exemplo, definir que uma temperatura na faixa de 0 oC a 100 oC será representada por um sinal de 4 a 20 mA. Dessa forma, quando a temperatura for 0 oC o sinal terá 4 mA, quando a temperatura for 50 oC o sinal terá 12 mA e quando a temperatura for 100 oC o sinal analógico terá 20 mA.

Um exemplo de sensor de temperatura que opera nessa faixa é o PT100, e o circuito que produz o sinal de 4 a 20 mA é o transdutor de grandezas que converte o sinal do PT100 em sinal analógico.

O que é a entrada analógica do CLP

Entrada analógica de um CLP é a parte do circuito do CLP que lê um sinal analógico e o converte internamente em um valor binário que será armazenado em um ou mais bytes da memória do CLP. As entradas analógicas do CLP são especificadas pelo tipo de sinal (0 a 5 V, 0 a 10 V, 0 a 20 mA, 4 a 20 mA, PT100, termopar, etc.) As entradas analógicas também são especificadas pela sua resolução (8 bits, 10 bits, 12, bits, 16 bits). As entradas analógicas podem estar contidas na CPU principal ou em módulos de expansão.

Converta sinais analógicos 4 a 20 mA em pulsos para ler na entrada digital do CLP

O circuito a seguir consiste em um conversor multiplexado que permite adquirir 8 sinais analógicos de 4 a 20 mA em um sinal de pulsos para ser lido em uma entrada digital rápida de um CLP.

Descrição do funcionamento do conversor multiplexado de sinais analógicos

Condicionador de entrada – Cada sinal analógico de entrada é condicionado por este circuito. O termistor PTC funciona como um fusível rearmável que “abre” quando o sinal de 4 a 20 mA ultrapassa 50 mA, protegendo o circuito sensor. O diodo TVS protege contra sobre tensão. O resistor de 220 ohms é sensor de entrada e R9 e C1 funcionam como filtro passa baixa.

Chave analógica multiplex – O circuito integrado CD4051 recebe os 8 sinais analógicos nas entradas X0 a X7 e repassa o sinal selecionado na saída X.

O sinal amostrado na saída X é aquele definido na seleção feita nas entradas A, B e C.

As entradas A, B e C são ligadas em saídas digitais do CLP.

 
 
 

Circuito amplificador  – Este circuito, formado por dois amplificadores operacionais do CI LM324, tem a função de amplificar e ajustar o ZERO (offset) do circuito.

Conversor de tensão para pulsos – Esta parte do circuito tem a função de converter o sinal de 4 a 20 mA, previamente convertido em tensão, para pulsos. O ajuste de SPAN é feito no trimpot R39. O CI LM331 funciona como conversor de tensão para pulsos e o transistor BC327 converte o nível para pulsos em 24 VCC, adequado a entrada digital do CLP.

Lógica de funcionamento do conversor multiplex de sinais analógicos

O circuito é composto por uma chave analógica multiplex que seleciona uma entre 8 entradas analógicas. Esta seleção é feita nas três entradas SL0, SL1 e SL2. O canal selecionado fornece o sinal para o conversor de corrente para freqüência. O conversor de freqüência fornece na saída OUT um sinal pulsado de freqüência proporcional a corrente do canal selecionado. O sinal tem a amplitude da tensão de alimentação, normalmente 24V, e freqüência variando de 600Hz a 3000Hz. Na aplicação, o CLP deverá ser programado para selecionar sequencialmente os 8 canais, e contar os pulsos relativos a cada entrada analógica. Abaixo é mostrado o algoritmo sugerido.

  1. Canal = 0
  2. Aguarda 0,25 segundos
  3. Contador = 0
  4. Aguarda 0,25 segundos
  5. Leitura da Entrada (Canal) = (Contador – 250)
  6. Canal=Canal+1
  7. Se Canal > 7, então Canal = 0
  8. Volta para 2

Com o algoritmo acima, para cada entrada digital será lido um valor na faixa de 0 a 999, proporcional a corrente da entrada. E o ciclo total de varredura fica em 4 segundos.

Calibração do circuito

Siga o seguinte procedimento:

  1. Desligar as entradas SL0, SL1 e SL2
  2. Ligar a alimentação
  3. Ligar uma fonte de corrente à entrada EA0
  4. Ajustar a fonte de corrente para 20 mA
  5. Ajustar o trimpot SPAN para obter 3000 Hz na saída OUT
  6. Ajustar a fonte de corrente para 4 mA
  7. Ajustar o trimpot ZERO para obter 600 Hz na saída OUT
  8. Repetir os passos de 4 a 7 até completar a calibração

[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2018/11/Interface-analógica-IA2820.jpg&#8221; image_alignment=”left” headline=”Conversor%20anal%C3%B3gico%20IA2820″ alignment=”left”]

conversor analógico IA2820 constitui um conversor multiplexado de sinais. Tem a capacidade de converter até 8 sinais analógicos de corrente de 4 a 20mA gerando uma saída em pulsos, de frequência proporcional à entrada selecionada. Sua utilização destina-se às configurações de CLP que possuem entrada de contagem rápida, viabilizando aquisição de até 8 sinais analógicos por módulo IA2820 a um preço extremamente competitivo. Para cada entrada analógica, o módulo é dotado de conexão destacável com: 24V, Sinal e GND. Dessa forma, o módulo funciona também como borneira economizando espaço e tempo de montagem.

[/img_text_aside]

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O CLP Haiwell apresenta versatilidade e alto desempenho para as mais diversas aplicações industriais como injeção de plástico, empacotamento, tecelagem, fabricação de medicamentos assim como para aplicações em processos médico-hospitalares, meio-ambiente, saneamento, serviços municipais, gráficas, construção civil, automação predial, sistemas de condicionamento de ar, máquinas CNC, e outros campos do controle e automação.

O CLP Haiwell tem sua capacidade expandida através de diversas interfaces que ampliam suas entradas digitais, saídas digitais, entradas analógicas, saídas analógicas, entradas de contagem rápida, saídas digitais de pulso de alta velocidade e portas de comunicação.

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Após a aula 8 você envia sua avaliação para a Alfacomp e recebe um certificado com seu índice de aproveitamento.

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Haiwell – O CLP com melhor custo-benefício do mercado

Diferenciais do CLP Haiwell

  • Suporte técnico Alfacomp
  • Ferramenta gratuita de programação com capacidade de simulação do programa sem necessidade de conectar ao CLP
  • Processador ARM de alto desempenho e relógio de tempo real
  • Portas RS232 e RS485 nativas com MODBUS mestre e escravo
  • Porta Ethernet opcional com MODBUS TCP
  • Bornes de conexão removíveis para facilidade de manutenção
  • Entradas e saídas digitais rápidas (200 KHz)

 

Conheça o CLP Haiwell seguindo este passo a passo

Características gerais

Ethernet

O CLP mestre e os módulos remotos suportam comunicação Ethernet e até 5 portas RS232 ou RS485 comunicando simultaneamente. Pela rede é possível comunicar, programar, monitorar e trocar dados com os CLPs. A porta Ethernet pode ser utilizada para intercomunicar CLPs, IHMs e computadores.

Atualização do firmware

Através deste recurso é possível alterar e atualizar o firmware dos CLPs. Desta forma, recursos novos podem ser adicionados a equipamentos anteriores na medida que forem desenvolvidos pela fabricante.

Poderosos recursos de comunicação

Os CLPs possuem duas portas seriais nativas, uma RS232 e uma RS485, que podem ser expandidas para até 5 portas. Cada porta pode ser utilizada tanto como mestre quanto como escravo na comunicação. A comunicação em rede pode ser 1:N, N:1 e N:N e uma grande variedade de interfaces IHM de mercado são suportadas, assim como inversores, medidores e periféricos diversos.

Suporte a múltiplos protocolos de comunicação

Os CLPs possuem instalados de forma nativa os protocolos de comunicação MODBUS RTU e ASCII, Free Communication Protocol e o Haiwellbus High-Speed Communication Protocol of Xiamen Haiwell Technology Co., Ltd. A composição de arquiteturas sofisticadas e complexas são facilitadas pois basta uma única instrução para estabelecer um modo de comunicação. Desta forma, problemas como conflitos de comunicação, colisões e problemas de handshaking são minimizados e até eliminados, sendo possível a coexistência simultânea de diversos protocolos diferentes.

Função de contagem de pulsos em alta velocidade

Os CLPs suportam até 8 canais duplex de alta velocidade (200 kHz) de contagem de pulsos. São possíveis 7 modos de funcionamento com as entradas de contagem rápida (pulso / direção 1 oitava, pulso / direção 2 oitavas, pulso direto / reverso 1 oitava, pulso direta / reverso 2 oitavas, fases A / B 1 oitava, fases A / B 2 oitavas, fases A / B 4 oitavas), e três tipos de comparação (comparação de uma etapa, comparação absoluta e comparação relativa), e ainda é possível a comparação de 8 valores fixos com função de self-learning.

Medição de frequência de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 16 canais de 200 kHz de alta velocidade para a medição de frequência.

Saída de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 8 canais duplex de pulsos de saída em 200 kHz. Desta forma, até 8 motores de passos podem ser controlados. Os CLPs possuem funções que permitem controlar aceleração e desaceleração, envelopes de múltiplos segmentos, um sinal de saída de sincronismo facilita a sincronização precisa dos motores. Usadas de forma independente, estão disponíveis até 16 saídas rápidas para funções de PWM, podendo controlar até 16 motores de passo ou servos.

Função de controle de movimentação

Os CLPs Haiwell suportam até 8 canais de 200 kHz para controle de movimentação que permitem interpolação linear, interpolação circular, pulso de saída de referência, endereço absoluto, endereço relativo, compensação de folga, retorno ao ponto de partida e definição de ponto de partida.

Função de controle PID

Até 32 malhas de controle PID são suportadas pelos CLPs Haiwell. Estão disponíveis a auto sintonia, o controle de temperatura por lógica Fuzzy, o controle de temperatura por curva TTC, o controle de válvulas e de outros dispositivos industrias.

Captura de bordas e interrupções

Os CLPs suportam até 8 canais para detecção de bodas de subida e descida de sinais para funções de interrupção. Todas entradas permitem a aplicação de filtros para a correta detecção dos sinais. Estão disponíveis 52 níveis de interrupção em tempo real.

Funções de processamento analógico de alto desempenho

Os registros AI das entradas analógicas podem ser acessados diretamente e estão disponíveis funções para conversão de unidades de engenharia, ajuste de frequência de amostragem e correção de zero. Os registros AQ das saídas analógicas podem ser convertidos para unidades de engenharia e podem ser configurados para manter seus valores.

Proteção por senha

Existem três níveis de senhas para garantir a proteção dos CLPs e do trabalho desenvolvido em sua programação: senha de proteção de programas, senha de proteção de blocos, senha de acesso ao hardware.

Características diversas

Além das características já citadas, os CLPs Haiwell também possuem função de autodiagnóstico, função de proteção contra falha de energia, relógio de tempo real, operações matemáticas em ponto flutuante, etc.

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Quando iniciei minha jornada na automação industrial há 28 anos, alguns modelos de CLP ainda utilizavam memórias EPROM. Ou seja, era necessário escrever o programa, compilar, gravar a EPROM, inserir a EPROM no soquete e testar a alteração. Eu costumava ter meia dúzia de EPROMs no apagador para ir alterando o programa, gravando e testando.

De lá para cá muita coisa mudou e o CLP passou a ser um produto de prateleira, uma “commodity”. Qualidade não é mais uma opção, todos têm ou estão fora do mercado. Nesses 28 anos desenvolvendo sistemas de controle e automação, grandes marcas se consagraram e novas marcas estão surgindo, é necessário critério para escolher.

Hoje quem manda é o mercado, o consumidor, e ele está cada dia mais criterioso. Reuni neste artigo alguns aspectos que considero importantes de serem considerados na hora de escolher o CLP para o próximo projeto, e quem sabe para os próximos anos.

10 fatores determinantes na escolha do CLP

  1. Suporte técnico
  2. Custo-benefício
  3. Custo da ferramenta de programação
  4. Desempenho do processador
  5. Relógio de tempo real
  6. Capacidade de simulação do programa sem necessidade de conectar ao CLP
  7. Portas de comunicação
  8. Protocolos de comunicação
  9. Capacidade de programação remota
  10. Facilidade de manutenção

Como a Alfacomp e a Haiwell abordam os 10 fatores

CLP - 10 fatores decisivos na escollha

1 – Suporte técnico

Pense no CLP que você está utilizando hoje, certamente é um produto de qualidade. A pergunta é: quando surge uma dúvida, você tem para quem ligar? Quando você liga, o suporte técnico ajuda você a pensar e solucionar o problema?

Pensando nisso, a Alfacomp disponibiliza os seguintes canais de comunicação:

[feature_block style=”icon” overall_style=”icon” columns=”3″ icon_style=”icon”][feature title=”suporte%40alfacomp.ind.br” icon=”97.png” upload_icon=”” bg_color=”” href=””][/feature] [feature title=”(51)3029.7161″ icon=”121.png” upload_icon=”” bg_color=”” href=””][/feature] [feature title=”(51)99380.2956″ icon=”114.png” upload_icon=”” bg_color=”” href=””][/feature] [/feature_block]

Documentação:

Manual de hardware e software contendo a descrição técnica completa da linha de CLPs da Haiwell.

 
[button_2 align=”center” href=”http://materiais.alfacomp.ind.br/manual-haiwell”%5DAcesse o manual de hardware e software[/button_2]
 

Treinamento on-line:

[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2017/11/Curso-automação-com-CLP-Haiwell-Aula-6.jpg&#8221; image_alignment=”right” headline=”Curso%20on-line%20de%20programa%C3%A7%C3%A3o%20e%20utiliza%C3%A7%C3%A3o%20do%20CLP%20Haiwell” alignment=”left”]

  • O curso de automação industrial utilizando o CLP Haiwell não tem custo. São aulas semanais divulgadas em nosso website. Para acompanhar, basta baixar os arquivos em PDF disponibilizados na página do curso
  • https://alfacompbrasil.com/2019/06/06/curso-de-automacao-com-clp-haiwell/
  • Esperamos estar colaborando para o crescimento pessoal dos interessados. Em caso de dúvida, não deixe de nos contatar.

[/img_text_aside]
[button_2 align=”center” href=”https://alfacompbrasil.com/2019/06/06/curso-de-automacao-com-clp-haiwell/”%5DAcesse a página do curso[/button_2]

2 – Custo-benefício

A linha de CLPs Haiwell é composta de 4 famílias de CPUs e uma extensa gama de módulos de expansão, cobrindo desde aplicações de simples inter-travamentos até a composição de redes de CPUs de alto desempenho em sistemas distribuídos de controle. Veja esta oferta:

[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2017/11/Kit-Treinamento-Haiwell.jpg&#8221; image_alignment=”left” headline=”Kit%20de%20treinamento” alignment=”left”]

  • CLP T16S0P-e com 8 entradas digitais, 8 saídas digitais, RS232, RS485 e Ethernet. Alimentação 24 VCC;
  • Fonte de alimentação S-25-24 com saída em 24 VCC e 25 W;
  • Cabo de programação;
  • Pen drive contendo todos os manuais e software de programação.
  • Preço promocional: R$ 975,00
  • Saiba mais: comercial@alfacomp.ind.br

[/img_text_aside]
Os CLPs Haiwell possuem o melhor custo-benefício do mercado.

3 – Custo da ferramenta de programação

[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2017/11/HaiwellHappy-610.jpg&#8221; image_alignment=”right” headline=”” alignment=”left”]A ferramenta HaiwellHappy é gratuita e sempre será, este é um compromisso da Haiwell e da Alfacomp.
[/img_text_aside]
 
[button_2 align=”center” href=”http://alfacomp.rds.land/haiwellhappy”%5DBaixe o software agora e sem custo[/button_2]

4 – Desempenho do processador

CLP com processador ARMOs CLPs Haiwell são dotados de processadores ARM de última geração. ARM é um acrônimo de Advanced RISC Machine, ou seja Máquina Avançad
a RISC, sendo RISC uma arquitetura baseada em um conjunto de instruções reduzidas e de alta velocidade de processamento. Os processadores ARM são relativamente recentes na história da tecnologia digital e são utilizados, entre outras aplicações, nos Smartphones e Tablets de última geração.

Porque os CLPs Haiwell foram desenvolvidos recentemente, utilizam processadores de última geração, resultando em equipamentos de alto desempenho e baixo consumo. Um exemplo desse desempenho é a capacidade de ler até 8 Encoders e controlar até 8 motores de passo com velocidades de I/O de 200 mil pulsos por segundo.

Por serem CLPs de alto desempenho, os CLPs Haiwell são ideais para tarefas de movimentação e posicionamento de precisão, como por exemplo no controle CNC.

5 – Relógio de tempo real

CLP com real time clock

Todos os CLPs Haiwell são dotados de relógio de tempo real. Isto significa que existe dentro de cada CLP um circuito eletrônico alimentado por bateria de lítio e baseado na precisão de uma base de tempo com a precisão garantida por um oscilador a cristal. Dessa forma, mesmo que falte energia, o CLP estará contando o tempos em Horas, Minutos, Segundos, Dias, Meses e Anos, capacidade necessária em muitos processos de automação.

6 – Capacidade de simulação do programa sem necessidade de conectar ao CLP

Simulação de funcionamento de CLP off-line

Imagine poder aprender a programar um CLP antes mesmo de ter adquirido o primeiro exemplar. Pois bem, isso é possível com o CLP Haiwell pois a ferramenta de programação HaiwellHappy permite simular 100% do funcionamento do programa sem precisar conectar o CLP ao PC. Assista a aula 7 do curso de programação e conheça esta funcionalidade.

7 – Portas de comunicação

Consideramos fundamental que o CLP possua portas de comunicação em quantidade suficiente e por um custo baixo. Igualmente importante é que o CLP possa utilizar os protocolos MODBUS e TCP/IP por serem os mais difundidos do mercado.

Portas de comunicação do CLP HaiwelOs CLPs Haiwell são dotados de três portas de comunicação independentes básicas:

  • RS232 – protocolo MODBUS mestre e escravo
  • RS485 – protocolo MODBUS mestre e escravo
  • Ethernet (opcional) – Diversos protocolos, incluindo MODBUS TCP

Além das portas básicas, é possível adicionar até 3 portas RS232 ou RS485 independentes utilizando módulos de expansão.

8 – Protocolos de comunicação

Comunicar utilizando os protocolos comuns de mercado, utilizando protocolos de alto desempenho e utilizando procolos configuráveis são características nem sempre encontradas nos CLPs de mercado. Veja as opções de comunicação disponíveis no Haiwell:

  • MODBUS (RTU e ASCII)
  • MODBUS TCP
  • Protocolo de alto desempenho “Haiwell High Speed Protocol”
  • Protocolo configurável “Free Communication Protocol”

9 – Capacidade de programação remota

Uma facilidade de alguns CLPs dotados de porta Ethernet é a capacidade de programação remota. Este recurso se mostra como vantagem competitiva importante pois permite alterações de sistemas de automação remotos, minimizando custos com deslocamento. Outra vantagem da programação remota é a facilidade de construir e comissionar sistemas distribuídos de controle em plantas industriais de grande porte. A Haiwell permite a construção de redes de controle distribuído de alto desempenho e baixo custo.

10 – Facilidade de manutenção

O último fator de decisão na hora de escolher o CLP, mas não menos importante, é a facilidade de manutenção em campo. A substituição rápida de módulos somente é possível se os conectores forem do tipo extraível (de engate rápido), nem todos os CLPs possuem essa facilidade.

Conector extraível do CLP Haiwell

Kit de treinamento – Conector extraível instalado


Conector removível do CLP Haiwell

Kit de treinamento – Barra de conexões destacada


OBS: Dois parafusos liberam cada barra de conexão dos CLPs Haiwell.

Considerações finais

O CLP deve ser avaliado sempre pelo conjunto de fatores que determinam sua escolha. Seja criteriosos pois você vai investir o seu tempo no aprendizado e treinamento necessário para utilizá-lo. Faça valer a pena esta escolha pois ela vai impactar não apenas o próximo projeto mas, provavelmente, os projetos dos próximos anos.

Por: Eduardo Grachten - Engenheiro Eletricista

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Veja como habilitar seu CLP Haiwell a ler células de carga e viabilize a medição de peso estático e dinâmico no seu processo industrial.
[img_text_aside style=”1″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2018/10/H01WG-300×300.jpg&#8221; image_alignment=”left” headline=”M%C3%B3dulo%20conversor%20para%20c%C3%A9lulas%20de%20carga%20H01WG” alignment=”left”]

O módulo conversor para células de carga Haiwell H01WG fornece uma medição em 24 bits de resolução com capacidade de calibração em multi-faixas, permitindo a leitura de sensores de peso de 4 e 6 fios. A velocidade de conversão pode ser ajustada, permitindo a customização para diversas aplicações, cobrindo todo o tipo de aplicação de medição industrial de peso demandada pelo mercado.

[/img_text_aside]

Diagrama de ligações 

Célula de carga - ligações

Características técnicas

  • Alimentação: 24 VCC ±20%,0.2A
  • Velocidade de conversão:  6.25/12.5/25/50/100/200/500Hz
  • Resolução: 24 bits
  • Erro de linearidade: em peso estático ≤ 0.02% do fundo de escala
  • Tensão de excitação: 5 VCC ±5% , 125 mA ( até 4 células de 350 Ω )
  • Sensibilidade: 1 a 5 mV/V
  • Pulso de medição:  0 a 2000Hz
  • Tipo de célula de carga: 4 ou 6 fios
  • Distância máxima para o sensor: 100 metros

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CLP – Controlador lógico programável

[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2017/05/t16sop.jpg&#8221; image_alignment=”left” headline=”” alignment=”left”]

O Controlador Lógico Programável é um computador robusto projetado para o controle de processos industriais e, portanto, utilizado em automação industrial, em inglês: PLC – Programmable Logic Controller. Esses controladores podem automatizar processos específicos, máquinas, ou linhas de produção. O CLP monitora o estado dos dispositivos de entrada, toma decisões baseado no programa nele instalado e comanda o estado dos dispositivos por ele controlado. Exemplo de CLP: Haiwell. 

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Praticamente, qualquer linha de produção, máquina ou processo podem ser grandemente melhorados pela utilização de CLPs. Dessa forma, entre os benefícios de se utilizar um CLP estão a capacidade de reprogramação, alteração de sequências, ampliação de linhas, criação de réplicas de máquinas e processos, tudo isso enquanto podemos coletar e comunicar informações vitais.

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Como funciona o CLP

O CLP funciona recebendo informações de sensores e dispositivos de entrada, processando os dados e controlando atuadores e dispositivos de saída conforme programas previamente instalados.
CLP - Como funciona

Baseado nas leituras das entradas e saídas o CLP pode registrar dados em tempo real, tais como produtividade de uma máquina ou a temperatura de operação, automaticamente iniciar ou interromper um processo, gerar alarmes no caso de mal funcionamento e muito mais.

Linguagem Ladder

A linguagem Ladder é uma linguagem de programação de CLP que representa um programa por um diagrama gráfico baseado na lógica dos relés, ou seja, parece com o diagrama esquemático de um painel de relés. O nome é baseado no fato de que a representação gráfica do programa lembra o formato de uma escada (ladder em inglês).

Enquanto no início da história dos CLPs a linguagem Ladder era a única linguagem disponível para a programação de CLPs, atualmente outras formas de programação estão padronizadas dentro da norma IEC-61131-3. Entre as novas opções estão a lista de instruções e o diagrama de blocos.

Entradas do CLP

Entradas de um CLP são os pontos de conexão onde são ligados os sensores. Podem ser localizados em módulos, no caso de CLPs modulares, ou estar incorporados no gabinete único, no caso de CLPs compactos.

Exemplos de entradas digitais

  • 24 volts CC – tipo P ou N
  • 110 volts CA (triac) ou 220 volts CA (triac)
  • encoder ou contador rápido (5Vcc, 10Vcc ou 24Vcc)
Exemplos de entradas analógicas

  • 0 a 5V ou 0 a 10V
  • 0 a 20 mA ou 4 a 20mA
  • PT100 ou Termopar

Entradas e saídas do CLP

Saídas do CLP

Saídas de um CLP são os pontos de conexão onde são ligados os atuadores. Podem ser localizados em módulos, no caso de CLPs modulares, ou estar incorporados no gabinete único, no caso de CLPs compactos.

Exemplos de saídas digitais

  • 24 VCC (transistor) – tipo P ou N
  • 110 VCA ou 220 VCA (triac)
  • Relé

Exemplos de saídas analógicas

  • 0 a 5V ou 0 a 10V
  • 0 a 20 mA ou 4 a 20mA

Ciclo de varredura do CLP

O funcionamento dos CLPs é um processo contínuo chamado de varredura. Em cada ciclo de varredura, o equipamento realiza as seguintes atividades:

  • Leitura das entradas
  • Execução das instruções do programa
  • Escrita (atualização) das saídas

A ordem de grandeza do tempo de varredura está entre 1ms e 100 ms, e depende do modelo do CLP e do tamanho do programa. O tempo de varredura cresce com o programa.

Ciclo de varredura do CLP

Curso de programação de CLP

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Aprenda a programa um CLP de última geração investindo apenas o seu tempo. Para tanto, conheça o curso de automação industrial utilizando o CLP Haiwell. Baixe as aulas sem custo, faça o teste de conhecimentos e receba um certificado com seu índice de aproveitamento.

Programação de CLP
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Solicite informações adicionais ou o preço de um CLP

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Haiwell – O CLP com melhor custo-benefício do mercado

O CLP Haiwell apresenta versatilidade e alto desempenho para as mais diversas aplicações industriais como injeção de plástico, empacotamento, tecelagem, fabricação de medicamentos assim como para aplicações em processos médico-hospitalares, meio-ambiente, saneamento, serviços municipais, gráficas, construção civil, automação predial, sistemas de condicionamento de ar, máquinas CNC, e outros campos do controle e automação. O CLP Haiwell tem sua capacidade expandida através de diversas interfaces que ampliam suas entradas digitais, saídas digitais, entradas analógicas, saídas analógicas, entradas de contagem rápida, saídas digitais de pulso de alta velocidade e portas de comunicação.

CLP Haiwell para automação industrialDiferenciais do CLP Haiwell

  • Suporte técnico Alfacomp
  • Ferramenta gratuita de programação com capacidade de simulação do programa sem necessidade de conectar ao CLP
  • Processador ARM de alto desempenho e relógio de tempo real
  • Portas RS232 e RS485 nativas com MODBUS mestre e escravo
  • Porta Ethernet opcional com MODBUS TCP
  • Bornes de conexão removíveis para facilidade de manutenção
  • Entradas e saídas digitais rápidas (200 KHz)

 


Conheça o CLP Haiwell seguindo este passo a passo

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Características gerais

Ethernet

O CLP mestre e os módulos remotos suportam comunicação Ethernet e até 5 portas RS232 ou RS485 comunicando simultaneamente. Pela rede é possível comunicar, programar, monitorar e trocar dados com os CLPs. A porta Ethernet pode ser utilizada para intercomunicar CLPs, IHMs e computadores.

Atualização do firmware

Através deste recurso é possível alterar e atualizar o firmware dos CLPs. Desta forma, recursos novos podem ser adicionados a equipamentos anteriores na medida que forem desenvolvidos pela fabricante.

Poderosos recursos de comunicação

Os CLPs possuem duas portas seriais nativas, uma RS232 e uma RS485, que podem ser expandidas para até 5 portas. Cada porta pode ser utilizada tanto como mestre quanto como escravo na comunicação. A comunicação em rede pode ser 1:N, N:1 e N:N e uma grande variedade de interfaces IHM de mercado são suportadas, assim como inversores, medidores e periféricos diversos.

Suporte a múltiplos protocolos de comunicação

Os CLPs possuem instalados de forma nativa os protocolos de comunicação MODBUS RTU e ASCII, Free Communication Protocol e o Haiwellbus High-Speed Communication Protocol of Xiamen Haiwell Technology Co., Ltd. A composição de arquiteturas sofisticadas e complexas são facilitadas pois basta uma única instrução para estabelecer um modo de comunicação. Desta forma, problemas como conflitos de comunicação, colisões e problemas de handshaking são minimizados e até eliminados, sendo possível a coexistência simultânea de diversos protocolos diferentes.

Função de contagem de pulsos em alta velocidade

Os CLPs suportam até 8 canais duplex de alta velocidade (200 kHz) de contagem de pulsos. São possíveis 7 modos de funcionamento com as entradas de contagem rápida (pulso / direção 1 oitava, pulso / direção 2 oitavas, pulso direto / reverso 1 oitava, pulso direta / reverso 2 oitavas, fases A / B 1 oitava, fases A / B 2 oitavas, fases A / B 4 oitavas), e três tipos de comparação (comparação de uma etapa, comparação absoluta e comparação relativa), e ainda é possível a comparação de 8 valores fixos com função de self-learning.

Medição de frequência de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 16 canais de 200 kHz de alta velocidade para a medição de frequência.

Saída de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 8 canais duplex de pulsos de saída em 200 kHz. Desta forma, até 8 motores de passos podem ser controlados. Os CLPs possuem funções que permitem controlar aceleração e desaceleração, envelopes de múltiplos segmentos, um sinal de saída de sincronismo facilita a sincronização precisa dos motores. Usadas de forma independente, estão disponíveis até 16 saídas rápidas para funções de PWM, podendo controlar até 16 motores de passo ou servos.

Função de controle de movimentação

Os CLPs Haiwell suportam até 8 canais de 200 kHz para controle de movimentação que permitem interpolação linear, interpolação circular, pulso de saída de referência, endereço absoluto, endereço relativo, compensação de folga, retorno ao ponto de partida e definição de ponto de partida.

Função de controle PID

Até 32 malhas de controle PID são suportadas pelos CLPs Haiwell. Estão disponíveis a auto sintonia, o controle de temperatura por lógica Fuzzy, o controle de temperatura por curva TTC, o controle de válvulas e de outros dispositivos industrias.

Captura de bordas e interrupções

Os CLPs suportam até 8 canais para detecção de bodas de subida e descida de sinais para funções de interrupção. Todas entradas permitem a aplicação de filtros para a correta detecção dos sinais. Estão disponíveis 52 níveis de interrupção em tempo real.

Funções de processamento analógico de alto desempenho

Os registros AI das entradas analógicas podem ser acessados diretamente e estão disponíveis funções para conversão de unidades de engenharia, ajuste de frequência de amostragem e correção de zero. Os registros AQ das saídas analógicas podem ser convertidos para unidades de engenharia e podem ser configurados para manter seus valores.

Proteção por senha

Existem três níveis de senhas para garantir a proteção dos CLPs e do trabalho desenvolvido em sua programação: senha de proteção de programas, senha de proteção de blocos, senha de acesso ao hardware.

Características diversas

Além das características já citadas, os CLPs Haiwell também possuem função de autodiagnóstico, função de proteção contra falha de energia, relógio de tempo real, operações matemáticas em ponto flutuante, etc.


Assista ao vídeo e baixe o arquivo pdf das aulas


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Assista ao vídeo e baixe o arquivo da avaliação


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Kits didáticos para o treinamento nos CLPs Haiwell

Os CLPs Haiwell foram desenvolvidos para aplicações industriais como injeção de plástico, empacotamento, tecelagem, fabricação de medicamentos assim como para aplicações em processos médico-hospitalares, meio-ambiente, saneamento, serviços municipais, gráficas, construção civil, automação predial, sistemas de condicionamento de ar, máquinas CNC, e outros campos do controle e automação.

Para que você possa iniciar seu treinamento nos CLPs Haiwell, disponibilizamos uma série de configurações didáticas que incluem um CLP, um cabo de programação, pendrive com todos os softwares de programação e demais materiais e módulos opcionais.

Kit didático 1 para treinamento no CLP Haiwell

[img_text_aside style=”1″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2020/03/Kit-1B.png&#8221; image_alignment=”left” headline=”Composi%C3%A7%C3%A3o%20do%20Kit%201″ alignment=”left”]

  • CLP Haiwell C10S0P com 6 entradas digitais, 4 saídas digitais, uma porta de comunicação RS232, uma porta de comunicação RS485;
  • Cabo de programação;
  • Pendrive contendo software de programação HaiwellHappy, manuais técnicos do produto, Software Supervisório Haiwell Cloud SCADA, catálogo geral de produtos Alfacomp e curso de automação completo e gratuito com CLP Haiwell.

Preço promocional: sob consulta.
[/img_text_aside]

Kit didático 2 para treinamento no CLP Haiwell

[img_text_aside style=”1″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2020/03/Kit-2.png&#8221; image_alignment=”left” headline=”Composi%C3%A7%C3%A3o%20do%20Kit%202″ alignment=”left”]

  • CLP Haiwell T16S0P-e com 8 entradas digitais, 8 saídas digitais, uma porta de comunicação RS232, uma porta de comunicação RS485 e uma porta Ethernet;
  • Fonte de alimentação S-25-24 de 24VCC e 25 W;
  • Cabo de programação;
  • Pendrive contendo software de programação HaiwellHappy, manuais técnicos do produto, Software Supervisório Haiwell Cloud SCADA, catálogo geral de produtos Alfacomp e curso de automação completo e gratuito com CLP Haiwell.

Preço promocional: sob consulta. 
[/img_text_aside]

Kit didático 3 para treinamento no CLP Haiwell

[img_text_aside style=”1″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2020/03/Kit-3.png&#8221; image_alignment=”left” headline=”Composi%C3%A7%C3%A3o%20do%20Kit%203″ alignment=”left”]

  • CLP Haiwell AC12M0P com 4 entradas digitais, 4 saídas digitais, 2 entradas analógicas, 2 saídas analógicas, uma porta de comunicação RS485 e uma porta Ethernet;
  • Fonte de alimentação S-25-24 de 24VCC e 25 W;
  • Cabo de programação;
  • Pendrive contendo software de programação HaiwellHappy, manuais técnicos do produto, Software Supervisório Haiwell Cloud SCADA, catálogo geral de produtos Alfacomp e curso de automação completo e gratuito com CLP Haiwell.

Preço promocional: sob consulta.
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Kit didático 4 para treinamento no CLP Haiwell

[img_text_aside style=”1″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2020/03/Kit-5-sf.png&#8221; image_alignment=”left” headline=”Composi%C3%A7%C3%A3o%20do%20Kit%204″ alignment=”left”]

  • CLP Haiwell AC12M0P com 4 entradas digitais, 4 saídas digitais, 2 entradas analógicas, 2 saídas analógicas, uma porta de comunicação RS485 e uma porta Ethernet;
  • IHM 7″ C7S
  • Fonte de alimentação S-75-24 de 24VCC e 75 W;
  • Cabo de programação;
  • Pendrive contendo software de programação HaiwellHappy, manuais técnicos do produto, Software Supervisório Haiwell Cloud SCADA, catálogo geral de produtos Alfacomp e curso de automação completo e gratuito com CLP Haiwell.

Preço promocional: sob consulta. 
[/img_text_aside]

Kit didático 5 para treinamento no CLP Haiwell

[img_text_aside style=”1″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2018/10/Kit-com-CLP-2.png&#8221; image_alignment=”left” headline=”Composi%C3%A7%C3%A3o%20do%20Kit%205″ alignment=”left”]

  • CLP Haiwell T16S0P-e com 8 entradas digitais, 8 saídas digitais, uma porta de comunicação RS232, uma porta de comunicação RS485 e uma porta Ethernet;
  • Fonte de alimentação S-25-24 de 24VCC e 25 W;
  • Protetor contra surtos e seccionador com tomada SW3300;
  • Interface relé com 8 saídas independentes ID2908;
  • Módulo de entradas digitais com 8 chaves de contato momentâneo e DIP Switch de 8 posições;
  • Cabo de programação;
  • Pendrive contendo software de programação HaiwellHappy, manuais técnicos do produto, Software Supervisório Haiwell Cloud SCADA, catálogo geral de produtos Alfacomp e curso de automação completo e gratuito com CLP Haiwell.

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CLP Haiwell para automação industrialDiferenciais do CLP Haiwell

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  • Processador ARM de alto desempenho e relógio de tempo real
  • Portas RS232 e RS485 nativas com MODBUS mestre e escravo
  • Porta Ethernet opcional com MODBUS TCP
  • Bornes de conexão removíveis para facilidade de manutenção
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Características gerais

Ethernet

O CLP mestre e os módulos remotos suportam comunicação Ethernet e até 5 portas RS232 ou RS485 comunicando simultaneamente. Pela rede é possível comunicar, programar, monitorar e trocar dados com os CLPs. A porta Ethernet pode ser utilizada para intercomunicar CLPs, IHMs e computadores.

Atualização do firmware

Através deste recurso é possível alterar e atualizar o firmware dos CLPs. Desta forma, recursos novos podem ser adicionados a equipamentos anteriores na medida que forem desenvolvidos pela fabricante.

Poderosos recursos de comunicação

Os CLPs possuem duas portas seriais nativas, uma RS232 e uma RS485, que podem ser expandidas para até 5 portas. Cada porta pode ser utilizada tanto como mestre quanto como escravo na comunicação. A comunicação em rede pode ser 1:N, N:1 e N:N e uma grande variedade de interfaces IHM de mercado são suportadas, assim como inversores, medidores e periféricos diversos.

Suporte a múltiplos protocolos de comunicação

Os CLPs possuem instalados de forma nativa os protocolos de comunicação MODBUS RTU e ASCII, Free Communication Protocol e o Haiwellbus High-Speed Communication Protocol of Xiamen Haiwell Technology Co., Ltd. A composição de arquiteturas sofisticadas e complexas são facilitadas pois basta uma única instrução para estabelecer um modo de comunicação. Desta forma, problemas como conflitos de comunicação, colisões e problemas de handshaking são minimizados e até eliminados, sendo possível a coexistência simultânea de diversos protocolos diferentes.

Função de contagem de pulsos em alta velocidade

Os CLPs suportam até 8 canais duplex de alta velocidade (200 kHz) de contagem de pulsos. São possíveis 7 modos de funcionamento com as entradas de contagem rápida (pulso / direção 1 oitava, pulso / direção 2 oitavas, pulso direto / reverso 1 oitava, pulso direta / reverso 2 oitavas, fases A / B 1 oitava, fases A / B 2 oitavas, fases A / B 4 oitavas), e três tipos de comparação (comparação de uma etapa, comparação absoluta e comparação relativa), e ainda é possível a comparação de 8 valores fixos com função de self-learning.

Medição de frequência de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 16 canais de 200 kHz de alta velocidade para a medição de frequência.

Saída de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 8 canais duplex de pulsos de saída em 200 kHz. Desta forma, até 8 motores de passos podem ser controlados. Os CLPs possuem funções que permitem controlar aceleração e desaceleração, envelopes de múltiplos segmentos, um sinal de saída de sincronismo facilita a sincronização precisa dos motores. Usadas de forma independente, estão disponíveis até 16 saídas rápidas para funções de PWM, podendo controlar até 16 motores de passo ou servos.

Função de controle de movimentação

Os CLPs Haiwell suportam até 8 canais de 200 kHz para controle de movimentação que permitem interpolação linear, interpolação circular, pulso de saída de referência, endereço absoluto, endereço relativo, compensação de folga, retorno ao ponto de partida e definição de ponto de partida.

Função de controle PID

Até 32 malhas de controle PID são suportadas pelos CLPs Haiwell. Estão disponíveis a auto sintonia, o controle de temperatura por lógica Fuzzy, o controle de temperatura por curva TTC, o controle de válvulas e de outros dispositivos industrias.

Captura de bordas e interrupções

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Funções de processamento analógico de alto desempenho

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Proteção por senha

Existem três níveis de senhas para garantir a proteção dos CLPs e do trabalho desenvolvido em sua programação: senha de proteção de programas, senha de proteção de blocos, senha de acesso ao hardware.

Características diversas

Além das características já citadas, os CLPs Haiwell também possuem função de autodiagnóstico, função de proteção contra falha de energia, relógio de tempo real, operações matemáticas em ponto flutuante, etc.


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Criamos este Kit para você aprender a programar o CLP Haiwell com um investimento mínimo. O Kit é composto de:

  • CLP T16S0P-e com 8 entradas digitais, 8 saídas digitais, RS232, RS485 e Ethernet. Alimentação 24 VCC;
  • Fonte de alimentação S-25-24 com saída em 24 VCC e 25 W;
  • Cabo de programação;
  • Pen drive contendo todos os manuais e software de programação.

PREÇO PROMOCIONAL DO KIT: sob consulta.
Faça seu pedido pelo e-mail comercial@alfacomp.ind.br. Whatsapp (51)99380-2956
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Características gerais da família de CLPs Haiwell

Conheça uma linha de CLPs versáteis para uso geral em automação de processos e máquinas nas mais diversas aplicações industriais em que alto desempenho e ótimo custo-benefício são necessários.

  • 48K passos de programação
  • Arquitetura ARM
  • Conectores extraíveis
  • Alimentação 220 VCA ou 24 VCC
  • RS232 e RS485 – Ethernet opcional
  • Até 5 portas COM simultâneas
  • MODBUS RTU e ASCII
  • Haiwell High Speed Protocol
  • Atende a IEC61131 – MODBUS TCP
  • Software de programação gratuito – 3 níveis de senhas
  • 32 malhas de PID – Programação em Ladder (LD), Diagrama de blocos(FBD) e Lista de instruções(IL)
  • 10 páginas de monitoração de variáveis on-line
  • Ambiente de programação com 100% de simulação – Programação remota via Ethernet

Três tamanhos – múltiplas configurações

  • 93×95×82 mm: 10 pontos ( 6 DI + 4 DO )  ou   16 pontos ( 8 DI + 8 DO)
  • 131×95×82 mm: 24 pontos ( 12 DI + 12 DO )  ou   32 pontos ( 16 DI + 16 DO)
  • 177×95×82 mm: 48 pontos ( 28 DI + 20 DO )  ou   60 pontos ( 36 DI + 24 DO)

Módulos digitais de expansão

Módulos analógicos de expansão

Software de programação gratuito

O HaiwellHappy é o software de programação dos CLPs Haiwell e atende o padrão IEC 6113-3. O Software HaiwellHappy permite 100% de simulação, ou seja, é possível desenvolver e testar o programa do CLP sem o mesmo estar conectado. Estão disponíveis três linguagens de programação: Ladder (LD), Diagrama de Blocos de Função (FBD) e Lista de Instruções (IL). O programa é compatível com o Windows a partir da versão 98. O HaiwellHappy é fornecido gratuitamente.

Infinitas possibilidades via Ethernet


Saiba mais http://www.alfacomp.ind.br/clp-haiwell
 

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Este artigo sobre CLPs para a telemetria do saneamento é o sétimo da série Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água“.

Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

Juntamente com os artigos, são fornecidos links para download de projetos elétricos completos dos painéis, assim como softwares Ladder para automação das estações e o software customizável SCADA com telas para até 10 reservatórios e 10 elevatórias de água, tudo absolutamente sem custo.

[button_2 align=”center” href=”https://alfacompbrasil.com/2019/04/12/telemetria-de-agua/”%5DLeia o artigo: TUDO SOBRE A TELEMETRIA DO ABASTECIMENTO MUNICIPAL DE ÁGUA[/button_2]

A solução que defendemos e compartilhamos para a construção do sistema de telemetria da distribuição de água municipal é aquela baseada em CLPs. Neste artigo falamos sobre:

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  • Fatores importantes na escolha do CLP
  • Arquitetura do painel de telemetria
  • Dimensionamento do CLP
  • Cuidados na instalação

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Fatores a levar em conta na hora de selecionar o CLP

  • CLP HaiwellSuporte técnico – A pergunta é: quando surge uma dúvida, você tem para quem ligar? Quando você liga, o suporte técnico ajuda você a pensar e solucionar o problema? Busque marcas com um bom suporte técnico.
  • Custo-benefício – Faça uma boa pesquisa e avalie preço x benefícios globais do produto.
  • Custo da ferramenta de programação – Existem muitas marcas que não cobram pela ferramenta.
  • Desempenho do processador – Busque produtos de última geração com processadores rápidos. Compare tempos de execução de instruções.
  • Relógio de tempo real – É importante que o CLP possua relógio de tempo real para a coleta e o armazenamento de dados em tabelas históricas.
  • HaiwellHappyCapacidade de simulação do programa sem necessidade de conectar ao CLP – Este é um recurso que apenas os CLPs mais modernos possuem, e não necessariamente custam mais por essa razão.
  • Portas de comunicação – O número e tipo de portas de comunicação é importante, busque produtos que possuam o maior número de portas de comunicação nativas.
  • Protocolos de comunicação – Para aplicações no saneamento, entendemos que os protocolos de comunicação mais importantes são o Modbus, TCP/IP e Modbus TCP.
  • Capacidade de programação remota – Esta é mais uma característica fundamental quando se busca minimizar custos com manutenção pois permite diagnosticar e resolver problemas a distância, assim como fazer atualizações de software e firmware sem a necessidade de se deslocar até a estação remota.
  • Facilidade de manutenção – Bornes destacáveis, facilidade de substituição de módulos e um bom suporte de fábrica são essenciais na escolha da marca do CLP que será utilizado para o sistema de telemetria da distribuição de água municipal.

Arquitetura do painel de telemetria

O CLP é o coração do painel de telemetria e o ponto de partida do projeto do mesmo.

Elementos componentes do painel de telemetria (remota):

  • Fonte de alimentação – Transforma a tensão alternada da rede nas tensões CC usuais, geralmente 24 VCC e gerencia a carga da bateria para a operação na falta de energia da rede;
  • CLP (Controlador Lógico Programável) – Responsável por todo o processamento local e automatismo da remota;
  • Interfaces de entradas – Condicionam os sinais de campo fornecidos pelos sensores. Podem estar incorporadas ao CLP ou serem módulo externos ao mesmo;
  • Interfaces de saída – Condicionam os sinais analógicos e digitais produzidos pelo CLP para o comando dos atuadores. Podem estar incorporadas ao CLP ou serem módulos externos ao mesmo;
  • Rádio modem – Podem ser rádios spread spectrum, canalizados ou rádios GPRS/GSM. Permitem à remota comunicar com o CCO ou com outras remotas.

Exemplo de CLP instalado em um painel de telemetria.

Dimensionamento do CLP

Uma das etapas na definição de um sistema de automação é o dimensionamento do CLP. Para tanto, devemos relacionar os dispositivos envolvidos no sistema e listar para cada um o número de entradas e saídas analógicas e digitais necessárias para o comando e monitoração.

A tabela abaixo é um exemplo de como formatar essas informações e obter os totais de pontos de entrada e saída. De posse desses números, e adicionando um percentual de folga, usualmente entre 10 e 20%, podemos selecionar o modelo de CLP e módulos que o irão compor.

Dimensionamento de CLP

Dimensionamento do CLP do reservatório de água tratada

Um reservatório típico pode ter os seguintes sensores e atuadores:

  • Transmissor de nível do reservatório;
  • Macro medidor de vazão;
  • Indicador de invasão;
  • Alarme sonoro.

A tabela de entradas e saídas do CLP pode ser como a seguir:
Dimensionamento do CLP do reservatório

O CLP para o painel de automação do reservatório que irá atender esta instalação deverá ter, no mínimo, 3 entradas analógicas, 3 entradas digitais e 2 saídas digitais. É necessário também uma porta de comunicação serial RS232 ou RS485 para comunicar via rádio com o CCO.

Configuração selecionada para o exemplo:

  • CPU Modelo Haiwell T16S0T: 8 ED + 8 SD + COM RS232 + COM RS485
  • Módulo de entradas analógicas Haiwell S04AI: 4 EA

Dimensionamento do CLP da elevatória de água tratada

Consideramos neste exemplo uma estação elevatória constituída de:

  • Transmissor de pressão na entrada da elevatória;
  • Transmissor de pressão na saída da elevatória (recalque);
  • Dois grupos motobomba de partida direta;
  • Medição de tensão, corrente e fator de potência dos grupos motobomba por multimedidores de grandezas elétricas, um por grupo, comunicando por RS485 com o CLP;
  • Indicador de invasão;
  • Alarme sonoro.

Cada painel de acionamento de motobomba oferece os seguintes sinais digitais para o comando do CLP:

  • Comando de acionamento (saída digital do CLP);
  • Chave local Manual/Automático (entrada digital do CLP);
  • Confirmação de motobomba armado e funcionando (entrada digital do CLP).

Dessa forma, a tabela de entradas e saídas do CLP fica assim:

O CLP para o painel de automação do reservatório que irá atender esta instalação deverá ter, no mínimo, 3 entradas analógicas, 6 entradas digitais e 4 saídas digitais. É necessário também uma porta de comunicação serial RS232 para comunicar via rádio com o CCO e uma porta RS485 para comunicar com os multimedidores de grandezas elétricas.

  • CPU Modelo Haiwell T16S0T: 8 ED + 8 SD + COM RS232 + COM RS485
  • Módulo de entradas analógicas Haiwell S04AI: 4 EA

Outras configurações

Outras configurações de estações, tais como centros de reservação com mais de um reservatório, estações elevatórias dotadas de mais de dois grupos motobomba, motores acionados por  inversores ou soft starters, boosters, pontos de macro medição, etc., seguem a mesma ideia de dimensionamento do CLP. Este artigo apresenta a forma de dimensionar o CLP e não deve ser entendido de forma limitada, e sim como um procedimento prático para definirmos o número de IOs e portas de comunicação do mesmo.

Cuidados na instalação do CLP

O CLP deve ser sempre montado em quadros de comando, em nosso caso é o próprio painel de telemetria, devidamente aterrados e protegidos contra surtos e instalados em locais ventilados e o mais distante dos vapores corrosivos de gases como o cloro utilizado no tratamento d’água.

Os sistemas de aterramento e proteção elétrica são extensivamente cobertos pela norma NBR5410, facilmente obtenível na internet.

Proteção contra surtos na entrada de alimentação AC

Dispositivos Protetores Contra Surtos – DPS – devem ser instalados na entrada de alimentação AC do painel de telemetria. O módulo SW3300 é um exemplo de DPS projetado para compor painéis elétricos de comando e automação e integra as seguintes funções:

  • Seccionamento
  • Proteção contra sobre corrente por meio de fusíveis
  • Proteção contra sobre tensões por meio de varistores
  • Tomada bipolar com terra
  • Sinalização luminosa de energização

Por incluir diversas funções em um módulo único, o dispositivo simplifica a montagem do quadro e portanto contribui para lay-outs mais compactos.

Proteção de entradas analógicas contra surtos

A maioria das entrada 4 a 20 mA dos CLPs de mercado possuem um resistor de cerca de 150 a 200 ohms em sua entrada.

O que acontece quando o sensor entra em curto e fornece os 24 V, sem limite de corrente, à entrada analógica 4 a 20 mA? Os resistores utilizados nas entrada analógica dos CLP não são dimensionados para suportar essa potência e fatalmente queimam.

O circuito apresentado ao lado protege não só canal analógico, mas também a alimentação 24 V que é fornecida ao sensor de campo. A proteção se dá em três estágios, por meio dos três tipos de supressores de sobretensão:

  • Centelhador a gás;
  • Varistor de óxido metálico;
  • Diodo TVS.

Proteção de saídas digitais

Sugerimos sempre a utilização de CLPs com saídas a transistor e relés isoladores externos. Por que sugerimos isso? Porque no caso de uma sobrecarga de corrente que pode acontecer quando se aciona um solenoide ou bobina de contatora em curso, isso danifica o relé. Se o relé for interno ao CLP será necessário trocar o módulo de saída digital, enquanto que, se o relé for externo  ao CLP, bastará substituir o relé.

Se você busca uma forma de reduzir o espaço ocupado pelos relés no painel de automação, apresentamos aqui uma solução simples, funcional e de excelente custo-benefício. Este dispositivo foi projetado para criar 8 saídas a relé isoladas para utilização com CLPs de saída a transistor em 24 VCC. A montagem vertical do módulo isolador permite termos 8 relés em apenas 23 mm do trilho DIN.

Proteção contra surtos na conexão de RF (rádio frequência)

Utilize sempre protetores contra surtos na conexão do cabo de antena. Também chamados de centelhadores de RF, esses dispositivos protegem o rádio e facilitam a conexão do painel com o cabo externo de RF.

Saiba mais sobre o CLP Haiwell

Ferramenta de programação Saiba mais
CLP Haiwell  Saiba mais
Curso automação com CLP HaiwellCurso de automação Saiba mais

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Você que tem acompanhado os lançamentos da marca Haiwell no Brasil já sabe que pode contar com as  seguintes vantagens

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  • Ferramenta de programação GRATUITA – HaiwellHappy
  • Software supervisório GRATUITO – Haiwell Cloud SCADA
  • Curso GRATUITO – Automação com CLP Haiwell

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Conheça mais esta vantagem: Treinamento em CLP Haiwell – Workshop gratuito

O Treinamento em CLP Haiwell é um workshop gratuito de um dia que acontece em Porto Alegre/RS em 05 de Novembro de 2019.

Horário do Treinamento em CLP Haiwell

  • 8h00 às 12h00 e das 13h00 às 18h00
  • Coffee breaks às 10h00 e às 16h00
  • Almoço não incluído

Programa do Treinamento em CLP Haiwell

  • Apresentação da linha de produtos Haiwell
  • Instalação do software HaiwellHappy no computador do aluno
  • Configuração do CLP de teste
  • Programação básica em Ladder
  • Produção guiada de um programa para controle de uma sinaleira
  • Apresentação do software supervisório Haiwell Cloud SCADA
  • Instalação do software supervisório Haiwell Cloud SCADA no computador do aluno
  • Treinamento básico no software supervisório Haiwell Cloud SCADA

A quem se destina o Treinamento em CLP Haiwell

O workshop é prático e destinado aos profissionais de automação industrial. Cada participante deverá estar portando um notebook com porta serial RS232 ou USB com cabo adaptador para RS232.

Faça sua inscrição – Vagas limitadas

[button_2 align=”center” href=”https://materiais.alfacomp.ind.br/pre-inscricao-no-workshop”%5DO treinamento é gratuito mas as vagas são limitadas. Garanta a sua clicando aqui.[/button_2]
Sua inscrição será confirmada por e-mail ou telefone.

Tempo para o início do Workshop

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[file_download style=”1″][download title=”Workshop%20-%20Automa%C3%A7%C3%A3o%20com%20CLP%20Haiwell” icon=”style2-thumb-dl-pdf.png” file=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2019/08/Workshop-Alfacomp-2019-Haiwell.pdf&#8221; package=”” level=”” new_window=””]Vers%C3%A3o%20PDF%20do%20conte%C3%BAdo%20completo%20do%20Workshop[/download][/file_download]

Edições anteriores do Treinamento em CLP Haiwell

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Jiga utilizada no treinamento

“Também disponível para venda”

CLP - Controlador Lógico Programável

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Aprenda a programar o CLP Haiwell sem custo

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O CLP Haiwell apresenta versatilidade e alto desempenho para as mais diversas aplicações industriais como injeção de plástico, empacotamento, tecelagem, fabricação de medicamentos assim como para aplicações em processos médico-hospitalares, meio-ambiente, saneamento, serviços municipais, gráficas, construção civil, automação predial, sistemas de condicionamento de ar, máquinas CNC, e outros campos do controle e automação.

O CLP Haiwell tem sua capacidade expandida através de diversas interfaces que ampliam suas entradas digitais, saídas digitais, entradas analógicas, saídas analógicas, entradas de contagem rápida, saídas digitais de pulso de alta velocidade e portas de comunicação.

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Após a aula 8 você envia sua avaliação para a Alfacomp e recebe um certificado com seu índice de aproveitamento.

Envie sua foto com o certificado e faça parte de nossa galeria. Baixe todas as aulas nos links abaixo.

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Assista ao vídeo e baixe o arquivo da avaliação


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Haiwell – O CLP com melhor custo-benefício do mercado

CLP Haiwell para automação industrialDiferenciais do CLP Haiwell

  • Suporte técnico Alfacomp
  • Ferramenta gratuita de programação com capacidade de simulação do programa sem necessidade de conectar ao CLP
  • Processador ARM de alto desempenho e relógio de tempo real
  • Portas RS232 e RS485 nativas com MODBUS mestre e escravo
  • Porta Ethernet opcional com MODBUS TCP
  • Bornes de conexão removíveis para facilidade de manutenção
  • Entradas e saídas digitais rápidas (200 KHz)

 
 
 

Conheça o CLP Haiwell seguindo este passo a passo

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Características gerais

Ethernet

O CLP mestre e os módulos remotos suportam comunicação Ethernet e até 5 portas RS232 ou RS485 comunicando simultaneamente. Pela rede é possível comunicar, programar, monitorar e trocar dados com os CLPs. A porta Ethernet pode ser utilizada para intercomunicar CLPs, IHMs e computadores.

Atualização do firmware

Através deste recurso é possível alterar e atualizar o firmware dos CLPs. Desta forma, recursos novos podem ser adicionados a equipamentos anteriores na medida que forem desenvolvidos pela fabricante.

Poderosos recursos de comunicação

Os CLPs possuem duas portas seriais nativas, uma RS232 e uma RS485, que podem ser expandidas para até 5 portas. Cada porta pode ser utilizada tanto como mestre quanto como escravo na comunicação. A comunicação em rede pode ser 1:N, N:1 e N:N e uma grande variedade de interfaces IHM de mercado são suportadas, assim como inversores, medidores e periféricos diversos.

Suporte a múltiplos protocolos de comunicação

Os CLPs possuem instalados de forma nativa os protocolos de comunicação MODBUS RTU e ASCII, Free Communication Protocol e o Haiwellbus High-Speed Communication Protocol of Xiamen Haiwell Technology Co., Ltd. A composição de arquiteturas sofisticadas e complexas são facilitadas pois basta uma única instrução para estabelecer um modo de comunicação. Desta forma, problemas como conflitos de comunicação, colisões e problemas de handshaking são minimizados e até eliminados, sendo possível a coexistência simultânea de diversos protocolos diferentes.

Função de contagem de pulsos em alta velocidade

Os CLPs suportam até 8 canais duplex de alta velocidade (200 kHz) de contagem de pulsos. São possíveis 7 modos de funcionamento com as entradas de contagem rápida (pulso / direção 1 oitava, pulso / direção 2 oitavas, pulso direto / reverso 1 oitava, pulso direta / reverso 2 oitavas, fases A / B 1 oitava, fases A / B 2 oitavas, fases A / B 4 oitavas), e três tipos de comparação (comparação de uma etapa, comparação absoluta e comparação relativa), e ainda é possível a comparação de 8 valores fixos com função de self-learning.

Medição de frequência de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 16 canais de 200 kHz de alta velocidade para a medição de frequência.

Saída de pulsos de alta velocidade

São possíveis até 8 canais duplex de pulsos de saída em 200 kHz. Desta forma, até 8 motores de passos podem ser controlados. Os CLPs possuem funções que permitem controlar aceleração e desaceleração, envelopes de múltiplos segmentos, um sinal de saída de sincronismo facilita a sincronização precisa dos motores. Usadas de forma independente, estão disponíveis até 16 saídas rápidas para funções de PWM, podendo controlar até 16 motores de passo ou servos.

Função de controle de movimentação

Os CLPs Haiwell suportam até 8 canais de 200 kHz para controle de movimentação que permitem interpolação linear, interpolação circular, pulso de saída de referência, endereço absoluto, endereço relativo, compensação de folga, retorno ao ponto de partida e definição de ponto de partida.

Função de controle PID

Até 32 malhas de controle PID são suportadas pelos CLPs Haiwell. Estão disponíveis a auto sintonia, o controle de temperatura por lógica Fuzzy, o controle de temperatura por curva TTC, o controle de válvulas e de outros dispositivos industrias.

Captura de bordas e interrupções

Os CLPs suportam até 8 canais para detecção de bodas de subida e descida de sinais para funções de interrupção. Todas entradas permitem a aplicação de filtros para a correta detecção dos sinais. Estão disponíveis 52 níveis de interrupção em tempo real.

Funções de processamento analógico de alto desempenho

Os registros AI das entradas analógicas podem ser acessados diretamente e estão disponíveis funções para conversão de unidades de engenharia, ajuste de frequência de amostragem e correção de zero. Os registros AQ das saídas analógicas podem ser convertidos para unidades de engenharia e podem ser configurados para manter seus valores.

Proteção por senha

Existem três níveis de senhas para garantir a proteção dos CLPs e do trabalho desenvolvido em sua programação: senha de proteção de programas, senha de proteção de blocos, senha de acesso ao hardware.

Características diversas

Além das características já citadas, os CLPs Haiwell também possuem função de autodiagnóstico, função de proteção contra falha de energia, relógio de tempo real, operações matemáticas em ponto flutuante, etc.

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Este artigo sobre transmissores e sensores é o sexto da série Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água“.

Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

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O que são os sensores?

Sensores são dispositivos capazes de transformar grandezas físicas em grandezas elétricas, também são chamados de transdutores porque traduzem uma grandeza de uma natureza em outra, no caso em grandeza elétrica.

Outro nome frequentemente utilizado em instrumentação é o transmissor. É comum nos referirmos aos medidores de pressão, por exemplo, como transmissores de pressão, até porque o valor da pressão medida é transmitida por cabos elétricos à distância. Neste artigo utilizamos as palavras sensortransmissor e medidor como sinônimos.

Grandezas físicas importantes na telemetria da distribuição de água municipal

São muitas as grandezas físicas importantes no saneamento. As seguintes grandezas são as mais usuais na automação e telemetria das estações componentes do sistema de distribuição de água do município:

  • Nível;
  • Pressão;
  • Vazão;
  • Tensão;
  • Corrente;
  • Fator de potência.

Existem diversas outras grandezas importantes no saneamento, principalmente relacionadas a qualidade da água. Iremos apenas mencionar algumas: temperatura, oxigênio dissolvido, demanda química de oxigênio, ph, turbidez, cor, etc.

Na sequência, iremos apresentar os principais sensores/transmissores utilizados na telemetria da distribuição de água municipal.

Transmissor ultrassônico de nível

Transmissor ultrassônico de nívelUltrassom é o som em frequência superior a que o ouvido humano pode escutar. O ouvido humano consegue escutar até 20 kHz, são consideradas ultrassônicas as frequências superiores aos 20 kHz.

Ondas ultrassônicas são utilizadas na indústria para medir o nível de líquidos e sólidos sem a necessidade de contato com o produto medido, sendo ideais para a medição de materiais corrosivos e de alta temperatura.

O ultrassom aplicado na medição de nível normalmente está na faixa de 40 a 200 kHz.

Princípio de funcionamento do medidor ultrassônico de nível

O ultrassom detecta objetos pelo mesmo princípio do radar, ou seja, pulsos ultrassônicos são emitidos na direção do objeto e a distância é calculada pelo tempo que o som leva para ser refletido de volta. Morcegos utilizam o mesmo princípio para guiarem seu voo.

O transmissor ultrassônico é instalado no topo do reservatório, acima do nível máximo do líquido. Os pulsos ultrassônicos são emitidos pelo transmissor e refletidos pela superfície do líquido. O nível é calculado com base no tempo medido entre a emissão do pulso e a recepção da onda refletida. Ao nível do mar em temperatura de 20° C a velocidade do som é 344 m/s.

O transmissor deve ser calibrado para refletir a medição de acordo com os níveis máximos e mínimos do reservatório e transmitir o sinal de 4 a 20 mA dentro da faixa de valores definida na programação co CLP.

Transmissor de nível hidrostático

Transmissor de nível hidrostáticoHidrostática é a ciência dos fluidos estáticos, que não estão em movimento. O medidor hidrostático de nível é um tipo de sensor submerso, utilizado na medição de nível de líquidos pela medição da pressão no fundo do reservatório.

medidor de nível hidrostático é dotado de um diafragma de medição de pressão que pode ser do tipo strain gauge. Um lado do diafragma está em contato com o líquido e o outro lado está em contato com a pressão atmosférica através de um tubo de ventilação (respiro) que nada mais é que um conduto do tipo mangueira de diâmetro pequeno que faz parte do cabo que conduz a alimentação e o sinal analógico.

Assim, o medidor hidrostático mede a pressão da coluna do líquido que está acima do mesmo. Essa pressão é causada pelo peso do líquido sobre o sensor e é utilizada para calcular o nível deste líquido.

A simplicidade de uso do transmissor de nível hidrostático faz dele uma escolha de ótimo custo benefício. O mesmo pode ser suspenso pelo próprio cabo, de forma que o nível mínimo será definido pela profundidade ajustada no cabo.

Transmissor de pressão utilizado na medição de nível

Quando dispomos de acesso à tubulação de saída na base do reservatório, podemos utilizar transmissores de pressão para a medição do nível.

O transmissor de pressão irá funcionar segundo o mesmo princípio de funcionamento do transmissor de nível hidrostático, com as seguintes vantagens:

  • Menor custo;
  • Acesso externo e facilitado (em tubulações maiores se pode utilizar colares de tomada para instalar o sensor);
  • Possibilidade de isolar galvanicamente o sensor pela utilização de conexões ou mangueiras plásticas, conferindo assim mais proteção contra surtos elétrico que podem danificar os sensores.

Transmissor de pressão

Os transmissores de pressão consistem basicamente de três partes: uma membrana elástica que deforma quando exposta à pressão um transdutor elétrico/eletrônico que detecta a deformação, alterando suas propriedades elétricas, e um circuito eletrônico que converte a medição em um sinal elétrico que pode ser utilizado por equipamentos indicadores e controladores. O sensor utilizado pode ser do tipo resistivo, capacitivo ou indutivo.

A versão mais popular é o circuito resistivo na forma de um strain gauge. Um transdutor strain gauge é colado à membrana que sofre deformação proporcional à pressão aplicada. A deformação transmitida ao strain gauge resulta em uma alteração da resistência que é medida e transformada no sinal de saída do transmissor.

O formato de sinal mais utilizado é a saída em corrente em 4 a 20 mA.

A pressão normalmente é especificada em bar (do grego barys) ou mca (metros de coluna d’água). 1 bar = 10,197 mca.

Transmissor de vazão eletromagnético

Os medidores de vazão eletromagnéticos utilizam a Lei de Faraday para detectar e medir a vazão. Dentro de um transmissor de vazão eletromagnético existe um bobina que gera um campo magnético e eletrodos que capturam o campo elétrico resultante do movimento do líquido que está sob o campo magnético.

Segundo a Lei de Faraday, movendo líquidos condutivos dentro de um campo magnético, gera-se uma força eletromotriz (voltagem). Ou seja, a velocidade do fluxo do líquido movendo dentro do campo magnético gera um campo elétrico proporcional. O campo elétrico E é proporcional a V x B x D (velocidade x campo magnético x diâmetro).

Os transmissores de vazão eletromagnéticos apresentam as seguintes características:

  • Não são afetados por temperatura, pressão, densidade ou viscosidade do líquido;
  • Detectam a vazão também em líquidos contaminados por sólidos e bolhas;
  • Não causam perda de pressão;
  • Não utilizam partes móveis e por isso são mais confiáveis;
  • Não podem se utilizados em líquidos que não sejam condutivos.

A condutividade expressa a facilidade com que o líquido permite a condução da corrente elétrica. A condutividade é medida em S/cm (siemens por centímetro).  A água comum da torneira tem condutividade média de 100 a 200 μS/cm, água mineral de 500 μS/cm ou mais, e água pura de 0.1 μS/cm ou menos.

Multimedidor de grandezas elétricas

Multimedidor de grandezas elétricas

O equipamento que permite ler e armazenar parâmetros elétricos em redes trifásicas de forma prática e fácil é o multimedidor de grandezas elétricas. Este equipamento atua como um poderoso sistema de monitoramento de energia elétrica, avaliando de forma contínua e em tempo real a tensão e a corrente nas três fases pelo método True RMS, permitindo o cálculo preciso de todos os itens de interesse.

Os parâmetros do registrador podem ser ajustados no próprio equipamento, através de uma interface amigável ou via interface serial padrão elétrico RS-485, pelo protocolo MODBUS-RTU. A programação e a operação de um multimedidor são abordadas ao longo deste artigo.

[button_2 align=”center” href=”https://www.alfacomp.ind.br/pages/download_request/68″%5DBaixe aqui o manual técnico do multimedidor ST9250R[/button_2]

Características do multimedidor de grandezas elétricas

A partir das grandezas lidas (tensão e corrente nas três fases), o ST9250R exibe, sequencialmente, as seguintes medidas: tensão fase-neutro, tensão fase-fase, tensão no primário (somente se TP ≠ 1), corrente, fator de potência por fase, fator de potência total, potência ativa por fase, potência ativa total, potência aparente por fase, potência aparente total, potência reativa por fase, potência reativa total, consumo ativo, consumo reativo, demanda ativa, demanda reativa, demanda média ativa, demanda máxima ativa, demanda média apar­ente, demanda máxima aparente, frequência, falta de kVAr por fase, falta de kVAr total, excesso de kVAr por fase, excesso de kVAr total, tempo de funcio­namento, vazão média e volume do fluxo de água e gás, distorção harmônica total e conteúdo harmônico até a 49ª componente impar.

O equipamento conta com a função de alarme, que é acionado pelo evento programado e desligado via painel (pressionando a tecla ESC). Os eventos que provocam alarme podem ser:

  • o fator de potência muito indutivo;
  • o fator de potência muito capacitivo;
  • a tensão alta na alimentação do sistema;
  • a tensão baixa na alimentação do sistema;
  • a sobre corrente na carga;
  • a subcorrente na carga;
  • o conteúdo harmônico elevado (de corrente e tensão);
  • a demanda ativa excessiva.

Instalação

Esquemas elétricos de ligações

As figuras a seguir mostram os esquemas de ligação para a instalação dos registradores ST9250R.

Observações importantes na instalação do equipamento

  • O transformador de corrente (TC) deve medir a corrente total a ser monitorada.
  • Deve-se colocar um TC específico para a medição de corrente (sempre na relação de transformação XXXX/5A). Caso já exista um instrumento de medição, a medição de corrente pode aproveitar o TC do instrumento, desde que a corrente do secundário do TC seja sempre ligada em série com a do medidor.
  • Deve-se colocar um TC específico para a medição de corrente (sempre na relação de transformação XXXX/5A). Caso já exista um instrumento de medição, a medição de corrente pode aproveitar o TC do instrumento, desde que a corrente do secundário do TC seja sempre ligada em série com a do medidor.

Medidas Elétricas

O usuário visualiza as medidas de tensão e corrente de cada fase, frequência, potência aparente, potência ativa, potência reativa, bem como o valor de kVAr que precisa ser adicionado a cada fase do sistema para alca­nçar o set-point. Além disso, é possível visualizar a totalização dos valores tensão fase-neutro, tensão fase-fase, tensão no primário (somente se TP ≠ 1), corrente, fator de potência por fase, fator de potência total, potência ativa por fase, potência ativa total, potência aparente por fase, potência aparente total, potência reativa por fase, potência reativa total, consumo ativo, consumo reativo, demanda ativa e demanda reativa (média e máxima) frequência, falta de kVAr por fase e falta de kVAr total, excesso de kVAr por fase e excesso de kVAr total, tempo de funcionamento atual e anterior (mês).As entradas P1 e P2 são apresentadas como leitoras de pulsos dos sen­sores de vazão de água e gás (respectivamente), e preparadas para trabalhar com sensores do tipo “coletor aberto”. O equipamento atualiza os valores de vazão média e volume escoado a cada minuto, sendo possível ainda progra­mar uma constante de conversão para ajustar o medidor à realidade do sensor utilizado.O tempo de funcionamento é cumulativo, não admite ajuste. O valor anterior é atualizado na troca do mês. O valor atual é incrementado quando existir tensão em qualquer uma das fases.

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Comunicação de dados em até 32 km

Em aplicações onde as distâncias são grandes ou o uso de cabos seriais é difícil, ou até impossível. Considere a utilização de rádios modem nas faixas de 900 MHz e 2.4 GHz. A principal utilização dos rádios modem dessa categoria está na comunicação de dados entre dispositivos que utilizam interface serial RS232 ou RS485 com velocidades entre 1.200 e 115.200 bps em distâncias de dezenas de metros até 32 km com visada direta. Ex: telemetria de reservatórios e elevatórias de água e esgoto no saneamento.

Radio modem 1

Topologia da rede – Redes ponto a ponto

A topologia de uma rede se refere à forma como as unidades que a compõem se interconectam umas às outras, e à forma através da qual as mesmas se comunicam. A rede ponto a ponto consiste de um simples par de transceptores. A rede ponto a ponto substitui um cabo de comunicação. Esse tipo de configuração pode, por exemplo, estabelecer comunicação entre dois CLPs.

Rádio modem 2

Topologia de rede – Redes ponto-multiponto

Sistemas Ponto-Multiponto possuem uma estação central (Servidor), que controla a comunicação, e diversas outras unidades chamadas remotas (Clientes). Programando os transceptores com diferentes configurações de canal e identificador de sistema (ID), podemos criar redes diferentes dentro de uma mesma área.

Radio modem 3

Utilização do rádio modem em painel de telemetria

A figura abaixo apresenta uma utilização típica de rádio modem em um painel de telemetria.

  • O painel é alimentado pela rede e possui um seccionador e DPS SW3300.
  • A fonte de alimentação com bateria fornece 24V para o CLP e para o rádio.
  • O rádio modem é ligado ao centelhador de RF por um cabo interno de RF.
  • O cabo interno de RF é composto por um cabo RG58 dotado de conectores SMA macho e N macho.
  • O centelhador de RF é instalado na lateral, ou na base do quadro e fornece uma conexão N para dentro e outra para fora do painel.
  • O cabo externo de RF interliga o painel e a antena.
  • O cabo externo de RF é composto por um cabo RGC213 dotado de conectores N macho.
Rádio modem 4

 Utilização do rádio modem junto à antena

A figura abaixo apresenta uma utilização típica de rádio modem próximo à antena, utilizando a interface RS485. Essa forma de utilização oferece as seguintes vantagens:

  • A perda no cabo de RF é virtualmente zerada.
  • O cabo CAT5 tem baixo custo e é de fácil instalação.
  • O rádio e a antena podem ser colocados bem mais afastados do CLP do que utilizando cabos de RF.
  • Nesse tipo de instalação, sugerimos a utilização do conversor CS485-V interligando o CLP ao rádio.
  • A instalação do rádio modem próximo à antena é facilitada pelo emprego do KIT RPE1.

Testando rádios passo a passo

Antes de instalar os rádios no campo, em seus painéis de telemetria, conectados aos dispositivos que deverão comunicar através desses, sugerimos que sejam feitos testes em bancada.

  1. Programar os rádios, um rádio como SERVIDOR e os demais como CLIENTES.
  2. Executar o teste serial de ECO em bancada que está descrito na sequência. Afaste os rádios de pelo menos 2 metros. O excesso de sinal dificulta a comunicação.
  3. Executar o teste de comunicação entre os equipamentos definitivos, em bancada. Exemplo: software supervisório e CLP.
  4. Instalar os rádios no campo e testar os enlaces utilizando o software de teste de enlaces.
  5. Executar novamente o teste de ECO, agora utilizando antenas e à distância.
  6. Por fim, testar a comunicação entre os equipamentos definitivos como foi feito em bancada.

Conectando equipamentos para o teste de ECO

Ligue os rádios às suas fontes de alimentação, instale as antenas de teste e afaste os mesmo de pelo menos 2 metros, pois o excesso de sinal causa falhas de comunicação.

Rádio modem 6

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Este artigo é o segundo da série “Tudo sobre telemetria do abastecimento municipal de água.

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Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

Juntamente com os artigos, são fornecidos links para download de projetos elétricos completos dos painéis, assim como softwares Ladder para automação das estações e o software customizável SCADA com telas para até 10 reservatórios e 10 elevatórias de água, tudo absolutamente sem custo.

[button_2 align=”center” href=”https://alfacompbrasil.com/2019/04/12/telemetria-de-agua/”%5DLeia o artigo: TUDO SOBRE A TELEMETRIA DO ABASTECIMENTO MUNICIPAL DE ÁGUA[/button_2]

Funcionamento geral do abastecimento de água

Nesse artigo apresentaremos a topologia básica dos sistemas municipais de água com suas estações de captação de água bruta, estações de tratamento, estações elevatórias, reservatórios, boosters e demais pontos de controle e monitoração.

Para chegar a cada unidade consumidora, a água potável passa basicamente por três etapas: Captação, Tratamento e Distribuição.

Em cada município, em cada situação, são muitas as formas de captar a água bruta da natureza, tratar a água bruta transformando-a em água tratada, e distribuir a água tratada, transportando a mesma até os pontos de consumo.

Captação de água bruta

São diversas as fontes naturais de água bruta. Podemos citar as seguintes como mais usuais:

  • Rios
  • Lagos
  • Barragens
  • Aquíferos
  • Mares (demanda a dessalinização)

A captação de água bruta envolve, normalmente, o bombeamento da água do ponto de coleta, até as estações de tratamento. Exceção se faz às situações onde é possível transportar por gravidade do ponto de coleta até o tratamento.

Estações envolvidas na captação da água bruta


Na etapa da captação podemos encontrar os seguintes tipos de estações:

  • Estação elevatória de água bruta: normalmente construída no leito de rios, lagos e barragens em profundidade que permita captar a água do fundo do manancial.
  • Poço artesiano: normalmente construídos em áreas de baixa altitude em zona rural próxima aos municípios.
  • Comporta de barragem: em barragens que estão em altitude maior que as estações de tratamento. A água é conduzida pela gravidade.
  • Balsa flutuante: normalmente utilizado em mananciais com grande variação do nível d’água.

Tratamento de água – Processo convencional típico

Um tratamento convencional é composto das seguintes etapas:

1. Coagulação e Floculação

Nestas etapas, as impurezas presentes na água são agrupadas pela ação do coagulante, em partículas maiores ( flocos) que possam ser removidas pelo processo de decantação. Os reagentes utilizados são denominados de coagulantes, que normalmente são o Sulfato de Alumínio e o Cloreto Férrico.

Posteriormente, ela passa por uma forte agitação com o objetivo de facilitar a aglomeração das partículas.

Nesta etapa também poderá ser necessária a utilização de um alcalinizante (Cal Hidratada ou Cal Virgem) que fará a necessária correção de pH para uma atuação mais efetiva do coagulante.

Na coagulação ocorre o fenômeno de agrupamento das impurezas presentes na água e , na floculação, a produção efetiva de flocos.

2. Decantação

Esse estágio consiste no momento em que os flocos, formados na etapa anterior, depositam-se ao fundo do tanque. Os flocos formados são separados da água pela ação da gravidade.

3. Filtração

A água decantada é encaminhada às unidades filtrantes onde é efetuado o processo de filtração. Um filtro é constituído de um meio poroso granular, normalmente areia, de uma ou mais camadas, instalado sobre um sistema de drenagem, capaz de reter e remover as impurezas ainda presentes na água. Pode ser realizada uma última correção do pH da água que visa evitar a corrosão das tubulações.

4. Desinfecção

Para efetuar a desinfecção de águas de abastecimento utiliza-se um agente físico ou químico (desinfetante), cuja finalidade é a destruição de microrganismos patogênicos que possam transmitir doenças através das mesmas.

Normalmente são utilizados em abastecimento público os seguintes agentes desinfetantes, em ordem de freqüência: cloro, ozona, luz ultravioleta e íons de prata.

Pode ser utilizado como agente desinfetante o cloro na sua forma gasosa, que é dosado na água através de equipamentos que permitem um controle sistemático de sua aplicação.

5. Fluoretação

A fluoretação da água de abastecimento público é efetuada através de compostos à base de flúor. A aplicação destes compostos na água de abastecimento público contribui para a redução da incidência de cárie dentária em até 60%, se as crianças ingerirem desde o seu nascimento quantidades adequadas de íon fluoreto.

Distribuição da água tratada

Na distribuição de água tratada estão envolvidos os tipos mais numerosos de estações do sistema de abastecimento de água municipal. A figura a seguir apresenta uma ideia das diferentes estações.

Elevatória de água tratada

Chamada popularmente de casa de bombas ou estação de bombeamento, esse tipo de instalação tem como função, bombear a água de um ponto mais baixo para um ponto mais alto, normalmente um reservatório que por sua vez irá abastecer uma região do município por gravidade.

A elevatória de água tratada normalmente é constituída por grupos moto bomba, um ou mais, acionados por painéis CCM (centro de contro de motor), constituídos por circuitos triângulo-estrela, chaves compensadoras, soft starters ou inversores de frequência.

As elevatórias podem conter, ainda, válvulas de retenção, válvulas manuais e válvulas motorizadas.
As principais variáveis de interesse no controle de uma elevatória de água tratada são:

  • Pressão de succção;
  • Pressão de recalque;
  • Corrente elétricas, tensões de rede e fator de potência;
  • Feedback dos motores (estado ON/OFF, alarmes de desarme, temperatura e vibração).

Reservatório de água tratada

Normalmente, os reservatórios são construídos em pontos elevados e abastecem um bairro ou região por gravidade.

As principais variáveis de interesse no controle de reservatórios de água tratada são:

  • Nível;
  • Vazão;
  • Volume armazenado;
  • Nível de cloro.

Booster

O booster tem por função reforçar e garantir a pressão na rede. Normalmente são construídos em pontos da rede em que a pressão está baixa, principalmente devido a perda de carga da tubulação. Geralmente, a pressão nesses pontos é mais baixa durante o dia e nos momentos de maior consumo, e mais alta à noite, quando o consumo é maior. Para manter a pressão constante, são utilizados inversores de frequência no controle dos motores e é monitorada a pressão de recalque. A velocidade é controlada de forma a manter constante a pressão.

As principais variáveis de interesse no controle de um booster são:

  • Pressão de succção;
  • Pressão de recalque;
  • Corrente elétricas, tensões de rede e fator de potência;
  • Feedback dos motores (estado ON/OFF, alarmes de desarme, temperatura e vibração).

Macro medidor de vazão

Os macro medidores de vazão são instalados em pontos de início de um setor. A setorização é fundamental no controle de perdas. Quando a rede está setorizada é possível comparar o total de água fornecida àquele setor (macro medição), que pode ser um bairro, com o total de água vendida àquela população, contabilizada como a soma de todos os consumos registrados nos hidrômetros (micro medição).

As principais variáveis de interesse na monitoração dos macro medidores são:

  • Vazão instantânea (normalmente e litros por segundo);
  • Volume acumulado (normalmente em metros cúbicos por hora);
  • Pressão.

VRP – Válvula reguladora de pressão

As VRPs são instaladas em pontos da rede que precisam de limitação para evitar o rompimento de adutoras pelo excesso de pressão. São dispositivos eletromecânicos que podem ter o controle pela realimentação da pressão a jusante, ou seja na saída da válvula. As VRPs podem também ser válvulas motorizadas de controle remoto.

As principais variáveis de interesse no controle e monitoração das VRPs são:

  • Pressão a montante;
  • Pressão a jusante;
  • Abertura da válvula ( 0 a 100% );
  • Comando de abertura e fechamento da válvula.

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Este artigo é o primeiro de uma série na qual iremos repassar todo o conhecimento que acumulamos ao longo de mais de 20 anos fornecendo sistemas de automação e telemetria de água e esgoto em municípios de norte a sul do Brasil.

Se você deseja elaborar e implantar um sistema de telemetria para os reservatórios e elevatórias de água e esgoto, ETAs e ETEs, estações reguladoras de pressão e pontos de macromedição, encontrará nessa série de artigos, todo o conhecimento necessário para projetar, construir e implantar sistemas completos.

Assunto que serão tratados nesta série de artigos

  1. Funcionamento geral do abastecimento de água
  2. Lógica de funcionamento de reservatórios e elevatórias
  3. CCO – Centro de Controle e Operação
  4. Telemetria via rádio da distribuição de água tratada
  5. Remotas de telemetria utilizadas no saneamento
  6. Transmissores e sensores utilizados na telemetria do saneamento
  7. CLPs para a telemetria da distribuição de água municipal
  8. SCADA – Software supervisório
  9. Projeto de automação de uma elevatória de água
  10. Projeto de automação de um reservatório de água tratada

Esquemáticos e softwares gratuitos

Juntamente com os artigos, serão fornecidos links para download de projetos elétricos completos dos painéis, assim como softwares Ladder para automação das estações e o software customizável SCADA com telas para até 10 reservatórios e 10 elevatórias de água, tudo absolutamente sem custo.

Prévia dos artigos da série

Nesse artigo apresentamos a topologia básica dos sistemas municipais de água e descreve os principais tipos de estações componentes da telemetria, como reservatório, elevatórias, boosters, VRPs, macromedidores, ETAs e ETEs.

Leia o artigo 


Esse artigo apresenta a lógica de intertravamento entre reservatórios e suas respectivas estações elevatórias, sensores hidráulicos e elétricos, e parâmetros de ajuste de funcionamento.

Leia o artigo  


Esse artigo apresenta os equipamento e softwares envolvidos na composição do centro de controle do sistema de telemetria de água e esgoto.

Leia o artigo


Nesse artigo são abordados os rádios modem utilizados na composição do sistema de comunicação, topologias de rádios, análises de viabilidade de rádio enlace e fornecidas as planilhas utilizadas para o cálculo dos enlaces.

Leia o artigo


Apresentamos nesse artigo o projeto completo de painéis compostos por CLP, IHM, rádio modem e demais componentes para o controle e monitoração de reservatórios, elevatórias e demais estações remotas, incluindo os projetos elétricos completos e softwares de controle para download e utilização sem custo.

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Abordamos nesse artigo os sensores de campo utilizados na telemetria do saneamento, tai como: transmissores de pressão, nível e vazão, multimedidores de grandezas elétricas, entre outros.

Leia o artigo


Esse artigo apresenta os CLPs utilizados na telemetria de água e esgoto, suas particularidades, detalhes de instalação e módulos interface para aquisição dos sinais dos sensores de campo e comando dos atuadores.

Leia o artigo