Princípio de funcionamento do medidor ultrassônico de nível

Ultrassom é o som em frequência superior à 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. 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 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.
No exemplo da figura, um transmissor de nível ultrassônico é fixado no topo de um tanque parcialmente cheio de líquido. O nível de referência para todas as medições é o fundo do tanque. O nível medido será o da superfície do líquido que está a uma certa distância do sensor ultrassônico de nível. Sinais de pulso ultrassônicos são transmitidos pelo transmissor e refletidos de volta para o sensor. O tempo de viagem do pulso ultrassônico do sensor até a superfície do líquido e de volta para o sensor é calculado e dividido por dois Conhecendo a velocidade do som para as condições de temperatura e pressão, o equipamento transmissor de nível calcula o nível. O resultado final da unidade de medição pode ser centímetros, pés, polegadas, etc.

Distância do sensor ao líquido = Velocidade do som x Tempo de transito / 2

Problemas práticos de projeto do transmissor ultrassônico de nível

O princípio de medição acima parece bastante simples e direto na teoria. Na prática, existem algumas dificuldades técnicas a serem consideradas para se obter uma leitura correta do nível.

  • A velocidade do som muda devido à variação da temperatura do ar. É necessário um sensor de temperatura integrado para compensar alterações na velocidade do som devido a variações de temperatura.
  • Alguns ecos de interferência desenvolvidos por bordas e superfícies refletoras, causam erro na medição. Isso pode ser resolvido pelo software do transmissor, normalmente denominado supressão de eco de interferência.
  • A calibração do transmissor é crucial. A precisão da medição depende da precisão da calibração. A distância vazia e o intervalo de medição devem ser determinados corretamente na instalação e ajuste do transmissor.
  • O trânsito do sinal ultrassônico não permite medição precisa em distância muito curta. Por isso, considere a distância de bloqueio indicada pelo fabricante do equipamento. Esta distância não deve nunca ser ultrapassada pelo líquido medido.

Estrutura básica de um transdutor ultrassônico


Sensor ultrassônico é o coração do instrumento transmissor de nível ultrassônico.
Este sensor converterá energia elétrica em ondas de ultrassom. Cristais piezoelétricos são usados ​​para esse processo de conversão.
Os cristais piezoelétricos oscilarão em altas frequências quando energia elétrica é aplicada a ele.
O contrário também é verdade. Esses cristais piezoelétricos gerarão sinais elétricos no recebimento do ultrassom. Esses sensores são capazes de enviar ultra-som para um objeto e receber o eco desenvolvido pelo objeto.
O eco é convertido em energia elétrica para processamento posterior pelo circuito de controle.

Diagrama em blocos do transmissor ultrassônico de nível típico


Observe o bloco diagrama da figura. Um circuito de controle baseado em microcontrolador monitora todas as atividades do transmissor ultrassônico de nível.
Existem dois circuitos, uma para transmitir os pulsos e outro para receber os pulsos refletidos. Os pulsos gerados pelo  transmissor são convertido em pulsos de ultrassom pelo transdutor ultrassônico (transmissor) e direcionado para o objeto. Os pulsos de ultrassom são refletidos de volta como um sinal de eco no sensor ultrassônico (receptor). O receptor converte esse pulso ultrassônico em um pulso de sinal elétrico através do circuito receptor de pulsos.
O tempo decorrido ou o tempo de reflexão é medido pelo contador. Esse tempo decorrido é proporcional a distância do sensor de nível ao objeto. Esse tempo decorrido é convertido em nível pelo circuito de controle. Existe um circuito gerador de temporização que é usado para sincronizar todas as funções no sistema de medição de nível ultrassônico.
O nível é finalmente convertido em sinal 4 a 20mA, sendo o valor de 4mA indicador do nível mínimo e o 20mA indicador do nível máximo.

Vantagens do transmissor ultrassônico de nível

O transmissor de nível ultrassônico não possui partes móveis e pode medir o nível sem fazer contato físico com o objeto. Essa característica típica do transmissor é útil para medir níveis em tanques com produtos químicos corrosivos, perigosos e em alta temperatura. A precisão da leitura permanece inalterada mesmo após alterações na composição química ou na constante dielétrica dos materiais nos fluidos do processo.

Limitações do transmissor ultrassônico de nível

Os transmissores de nível ultrassônico são os melhores dispositivos de medição de nível em que o eco recebido do ultrassom é de qualidade aceitável. Não é tão conveniente se a profundidade do tanque for alta ou se o eco for absorvido ou disperso. O objeto não deve ser do tipo absorvente de som. Também não é adequado para tanques com muita fumaça ou umidade de alta densidade.

Instalação

  • 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 líquido não pode tocar no instrumento.
  • Instale o instrumento perpendicular à superfície do líquido medido.
  • A sonda deve manter uma certa distância da parede do tubo (mais de 30 cm).
  • Evite que o sinal seja refletido por objetos e superfícies que provoquem leituras falsas do nível.

Utilizando um tubo para guiar o sinal


Se houver intensa interferência de eco no local (como objetos e superfícies refletoras no percurso do sinal ultrassônico) ou ainda espumas em líquidos, recomenda-se tubos de canos de PVC com diâmetro maiores que 100 mm que servirão como guias de ondas.
Observações:

  • É necessário ter um orifício de ar no topo para a equalização da pressão. O orifício deve ser liso. É ideal ter chanfros a 45 °.
  • A parede interna do tubo do guia de ondas deve ser lisa (sem solda e costuras).
  • Para garantir que não haja partículas aderentes à parede interna do tubo do guia de ondas, é necessário executar a limpeza regularmente.

Exemplo: Transmissor ultrassônico de nível TUN21-R

Característica importantes

  • Estão disponíveis quatro taxas de ajuste para ler com precisão o nível médio do líquido, mesmo na presença de flutuação drástica do nível do líquido.
  • Seis modos de exibição estão disponíveis para apresentar a forma de onda do eco e a curva histórica.
  • O sensor de temperatura integrado internamente fornece compensação de temperatura em tempo real para a velocidade do som.
  • Display em cristal líquido facilita operação local.
  • Diagnóstico instantâneo do sinal 4 a 20 mA.
  • Detecção e supressão automática de interferências eletromagnéticas.
  • Conexões protegidas contra surtos elétricos.
  • Saída indicadora de alarme.
  • A medição sem contato permite uma longa vida de uso e operação.
ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DO TRANSMISSOR ULTRASSÔNICO DE NÍVEL TUN21-R
Faixas de medição: 5, 10, 15 e 20 metros Distância de bloqueio de leitura: 35 a 60 cm
Precisão: 0.3% fundo de escala Resolução: +/- 2 mm
Alimentação: 12 a 24VCC ou 85 a 264 VCA Corrente de consumo: 50 a 100 mA
Ripple máximo admitido: 200 mV Carga admitida máxima: 500 ohms
Interface digital de saída: Modbus RTU por RS485 Material do invólucro: ABS
Temperatura de operação: -10 a +60 °C Classe de proteção: IP65
Pressão de operação: 0.8 a 3 bar ou 0.08 a 0.3Mbar Máximo comprimento de cabo: 200 metros

Dimensões

Nota: O instrumento é fixado por uma porca plástica (diâmetro externo 88 mm). Se o instrumento estiver permanentemente em ambiente úmido, é recomendável uma boa selagem dos condutores e da tampa do visor.

Conexões

O transmissor ultrassônico de nível utiliza sinais eletrônicos de baixa amplitude e, por isso, é necessário um bom aterramento. O CLP conectado ao instrumento deve estar afastado de inversores de frequência e de motores de alta potência para evitar interferências eletromagnéticas.

Vantagens do transmissor ultrassônico de nível

O transmissor de nível ultrassônico não possui partes móveis e pode medir o nível sem fazer contato físico com o objeto. Essa característica típica do transmissor é útil para medir níveis em tanques com produtos químicos corrosivos, perigosos ou em alta temperatura. A precisão da leitura permanece inalterada mesmo após alterações na composição química ou na constante dielétrica dos materiais nos fluidos do processo.

Limitações do transmissor ultrassônico de nível

Os transmissores de nível ultrassônico são os melhores dispositivos de medição de nível em que o eco recebido do ultrassom é de qualidade aceitável. Não são tão convenientes se a profundidade do tanque for alta ou se o eco for absorvido ou disperso por superfícies refletoras. O objeto não deve ser do tipo absorvente de som. Também não é adequado para tanques com muita fumaça ou umidade de alta densidade.

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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.
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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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Monte sua remota de telemetria de reservatório com baixo custo e resultados excelentes utilizando as interfaces Modbus IM2020.

Telemetria de reservatório com a interface Modbus IM2020

Veja como monitorar o nível e a vazão do reservatório de forma simples e com baixo custo. Utilizando este kit você economiza e fica proprietário do seu sistema.
O módulo SW3300 tem as funções de seccionamento, proteção contra surtos e tomada. A fonte de alimentação S-25-24 fornece 24 VCC para a interface Modbus e para o rádio modem. A interface Modbus IM2020 possui duas entradas analógicas e duas entradas digitais onde podemos conectar o transmissor de nível, o transmissor de vazão e ainda um detector de invasão. A interface Modbus se comunica com a central de telemetria por intermédio do rádio modem RM2060.
Remota Modbus para reservatório

Composição da remota

A remota é composta pelos seguinte módulos:

  • SW3300 – DPS, seccionador e tomada;
  • S-25-24 – Fonte de alimentação de 25 W e 24 VCC;
  • IM2020 – Interface Modbus com 2 entradas analógicas e 2 entradas digitais;
  • RM2060 – Rádio modem 900 MHz 1 W
Preço do conjunto de módulos: R$ 2.740,00 (preço válido em Outubro de 2019).

A figura a seguir ilustra o espaço ocupado pelos módulos que compõem a solução.

Materiais acessórios

  • CF914 – Antena Yagi 900 MHz 14 dBi;
  • CN3203 – Centelhador de RF;
  • Cabo interno de RF RG58 com conectores;
  • Cabo externo RGC213 com conectores.

Interface Modbus IM2020

A interface IM2020 funciona como uma remota de I/O distribuído dotada de 2 entradas analógicas e duas entradas digitais com as seguintes características principais:

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

Interface Modbus IM2020

Rádio Modem RM2060

O transceptor RM2060 permite a 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.  Alcance de até 32 km com visada.

SW3300 – DPS, seccionador e tomada


O módulo SW3300 foi 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 padrão ABNT
  • Sinalização luminosa de energização

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

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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
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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

O e-book apresenta o projeto completo de hardware e software para a automação, controle e telemetria de um reservatório de água tratada contendo esquemático, software Ladder e o Manual de Projeto e Utilização.
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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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Você procura uma solução de iluminação a LED para painel de comando que funcione em 24 VCC, 110 VCA e 220 VCA? Veja este módulo simples, econômico e robusto. Além de iluminar o painel, possui uma chave fim de curso e um saída digital em contato seco que informa para o CLP que a porta está aberta.
[img_text_aside style=”1″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2018/11/SW3301-1-sf.png&#8221; image_alignment=”left” headline=”Iluminador%20de%20painel%20SW3301″ alignment=”left”]

O Iluminador de painel SW3301 desempenha as seguintes funções:

  • Iluminação de painéis elétricos compactos;
  • Sinalização de porta aberta;
  • Chave fim de curso.

De dimensões compactas, o SW3301 pode ser alimentado por 24VCC, 110VCA ou 220VCA. A chave fim de curso é do tipo NF. Quando a porta do painel é aberta, a chave é liberada, acionando a iluminação e acionando o relé que fecha o contato NA do conector. O contato NA pode ser ligado à uma entrada digital de CLP, alarmando que a porta esta aberta.

[/img_text_aside]
[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2018/11/SW3301-B.png&#8221; image_alignment=”left” headline=”Aplica%C3%A7%C3%A3o%20e%20instala%C3%A7%C3%A3o” alignment=”left”]Aplicação: Iluminação de painéis compactos e sinalização de porta aberta.
Instalação: Aparafuse o módulo à borda do quadro como mostra a figura ao lado. O módulo possui dois furos com rosca M3 para facilitar a fixação.
[/img_text_aside]

Especificações técnicas

Tensão de alimentação 24 VCC, 110VCA ou 220VCA (selecionável pela conexão)
Elementos de iluminação 12 LEDs brancos de alta intensidade
Comutador Chave fim de curso NF
Dimensões Altura 24 x Largura 56 x Profundidade 65 mm
Formato Gabinete metálico

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Conheça este DPS – Dispositivo de Proteção contras Surtos

[img_text_aside style=”1″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2018/11/SW3300-300×263.png&#8221; image_alignment=”left” headline=”DPS%20seccionador%20e%20tomada” alignment=”left”]

O módulo Alfacomp SW3300 foi 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.

[/img_text_aside]
[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2018/11/Esquema-277×300.jpg&#8221; image_alignment=”left” headline=”Vantagens%20do%20m%C3%B3dulo” alignment=”left”]Economia de espaço: O módulo SW3300 substitui com vantagens um seccionador + dois fusíveis + uma tomada + três DPSs.
Instalação: O módulo é fixado no trilho DIN por grampo plástico de encaixe rápido na traseira do módulo.
[/img_text_aside]

Especificações técnicas

Tensão de utilização 110 ou 220 entre Fase e Neutro
Corrente nominal máxima 5 A
Proteção contra sobre corrente 2 fusíveis de 5 A
Proteção contra sobre tensões 3 varistores de óxido metálico com capacidade de 20 KA e tensão máxima de 275V
Dimensões (montado em trilho DIN horizontal) Altura 53 x Largura 67 x Profundidade 79 mm
Forma Placa eletrônica alojada em suporte metálico com fixação para trilho DIN
Sinalização A chave seccionadora possui lâmpada neon que indica o estado ligado
Tomada Tomada 2 P + T padrão ABNT

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[img_text_aside style=”1″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2020/07/FB2062-1-sf.png&#8221; image_alignment=”left” headline=”Fonte%20com%20bateria%20FB2062″ alignment=”left”]

O Fonte com Bateria FB2062 constitui uma fonte de alimentação chaveada especialmente desenvolvida para alimentar um CLP e um rádio modem. Dotado de bateria interna de 12V/7Ah, fornece em suas saídas as tensões de 24V para o CLP e 12V para o rádio. Enquanto a alimentação está presente na entrada CA, o módulo mantém a carga na bateria. Quando acontece a interrupção da energia da rede, a bateria sustenta o fornecimento nas saídas de 24V e 12V. Ideal para painéis de telemetria.

[/img_text_aside]
[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2020/07/FB2062-conexões.png&#8221; image_alignment=”left” headline=”Funcionamento” alignment=”left”]

  • Os terminais “Ponte” permitem interromper a ligação interna da bateria e devem ser conectados a uma chave ou borne fusível.
  • Quando ocorrer uma falta de energia, a bateria interna irá alimentar os circuitos que fornecem as tensões de saída. Nesta situação, a única forma de interromper o funcionamento da fonte é abrindo a chave que estabelece contato entre os terminais “Ponte“.

[/img_text_aside]
 

Aplicação

O módulo FB2062 foi projetado para alimentar quadros dotados de CLPs de pequeno porte e rádios modem em configurações típicas de telemetria e telecomando. Um exemplo de aplicação seria nos quadros de automação de estações elevatórias de água e esgoto.

Especificações técnicas

Tensões de saída 12V/1,5A e 24V/2,0A
Alimentação 95V a 250V CA
Ripple máximo Menor que 2% das tensões nominais de saída
Consumo Consumo: 100W
Sinalização visual Led indicador de fonte ativa
Temperatura de operação 0o a 50oC
Indicação de funcionamento Sinal digital em 24VCC indicando a presença de energia na entrada CA do módulo. Pode ser ligado à entrada digital de um clp para alarmar falta de energia na rede da instalação e informar que a bateria está suprindo a alimentação.
Dimensões Altura 187mm, largura 130mm e Profundidade 120mm

Composição do produto

A fonte FB2062 é construída em gabinete de aço com espessura de 1,2 mm e pintura eletrostática. O gabinete abriga a placa de circuito eletrônico PCBA FB2062 e uma bateria de 12V e 7Ah. A tampa do módulo é presa à base por dois parafusos.

Ajuste do módulo eletrônico

O módulo somente pode ser manuseado por pessoas devidamente treinadas (risco de choque elétrico e danos ao modulo). Os módulos eletrônicos PCBA FB2062 são pré-ajustados de forma a fornecer, em condições nominais, a tensão de flutuação da bateria de 13.2V a 13.9V. As fontes de tensão contínua são ajustadas para fornecer 12V e 24V respectivamente. Os ajustes das tensões de flutuação e das saídas são efetuados por meio de três resistores ajustáveis (trimpots), conforme mostrados na figura a seguir:

[file_download style=”1″][download title=”Fonte%20com%20bateria%20FB2062%20-%20Manual%20do%20produto” icon=”style2-thumb-dl-pdf.png” file=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2020/07/Fonte-com-bateria-FB2062-Manual-do-produto-2.pdf&#8221; package=”” level=”” new_window=””]Caracter%C3%ADsticas%20t%C3%A9cnicas%20e%20instru%C3%A7%C3%B5es%20de%20utiliza%C3%A7%C3%A3o%20da%20fonte%20com%20bateria%20FB2062.[/download][/file_download]

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Tutorial – Treinamento básico no Haiwell Cloud SCADA

Este Tutorial serve como apoio ao Módulo de Treinamento para execução e programação do Haiwell Cloud SCADA. Com ele, você acompanhará o conteúdo do curso. No Treinamento é apresentado um estudo de caso que simula uma aplicação real, um sistema de supervisão e controle.

A sequência de aprendizado disposta neste treinamento é a base que a Alfacomp com toda sua experiência em desenvolvimento de softwares e soluções, considera como práticas comuns para criação de aplicações de supervisão e controle. O roteiro deste tutorial apresenta uma aplicação exemplo com os recursos e ferramentas mais importantes do sistema. Essa aplicação não cobre todas as possibilidades oferecidas pela ferramenta, no entanto as informações aqui apresentadas neste primeiro contato serão suficientes para que o usuário se torne autônomo para criar suas próprias aplicações.

Suporte técnico

Ante de começarmos, queremos que você saiba que pode contar com nosso suporte:

Vídeo aulas

Aplicação do tutorial

No Treinamento é apresentado um estudo de caso que simula uma aplicação real, um sistema de supervisão e controle. Neste caso, iremos monitorar o nível de um reservatório, e o status de uma bomba, incluindo alarmes e relatórios.

Topologia do sistema de automação do exemplo dado no tutorial

A topologia do sistema, irá simular a leitura de dados de um CLP em MODBUS, e o controle do mesmo para acionar as bombas.

Instalando o Haiwell Cloud Scada

O primeiro passo é baixar o software no link (https://contato.site/c99271594b/maquina-inicial/haiwell-cloud-scada). Feito isso você receberá um arquivo compactado, que deve ser extraído para obter o executável e assim iniciar a instalação.

Feita a extração do arquivo na mesma pasta, você irá identificar o executável HaiwellSCADA3_Setup(3.X.X.XX). De um duplo clique no arquivo e inicie a instalação. Vá clicando em Next até finalizar.

Na última etapa da instalação o instalador irá perguntar se você deseja executar o develop, deixe marcado se você for iniciar o treinamento.

 

Após a conclusão da instalação você terá 3 aplicativos instalados em seu computador:

  • Haiwell Cloud HMI Manager: Este App serve para configurar os parâmetros de uma IHM sem a necessidade de carregar um software. Você pode alinhar a tela, atualizar e verificar firmware e verificar versões de software
  • Haiwell Cloud SCADA Develop: Este App serve para o desenvolvimento de aplicações propriamente, nele você cria, testa, edita e grava suas criações nos produtos Haiwell, como IHM, PC industrial, CBOX ou mesmo um PC.
  • Haiwell Cloud SCADA Runtime: Este App serve para rodar a aplicação, você tem a opção de registrar e instalar apenas este software no cliente para que ele use a criação do desenvolvedor.

A função runtime está disponível 2 horas sem registro, depois disso é necessário se registrar, o mesmo é GRATUITO.

Registrando o Haiwell Cloud Scada

Neste capítulo vamos registrar o software, o registro é grátis, e por este motivo é recomendado, para que as simulações em runtime não sejam limitadas como mencionado anteriormente. Após instalar e abrir o app develop, procure o menu help e register the software.

Abrirá uma janela para você preencher com o código, como não temos, vamos solicitar preenchendo o cadastro.

Clicando no item 2, você será direcionado a uma página, onde irá fornecer seus dados e principalmente seu e-mail para receber o código de registro. Informe se você é desenvolvedor ou usuário e preencha os outros dados marcados pelo “*”.

Feito isso, clique ao fim da página em “SUBMIT” e você receberá um aviso de sucesso.

Aguarde receber um e-mail com o código para concluir a instalação, isso pode levar 24 horas devido ao fuso horário da China em relação a nós no Brasil.

No e-mail você receberá o “registration code”, com 24 dígitos, copie e acesse o menu “help / register the software” novamente, e cole o código recebido no campo dedicado, por último clique em “register”. Abrirá uma aba confirmando seu registro.

Project Browser

O Project browser é o navegador rápido do Haiwell Cloud Scada. O Project browser concentra todas as informações e partes da sua aplicação, por ela você pode verificar as telas, dispositivos, alarmes e todo o sistema que você criar.

  • Project configuration: neste momento você pode alterar as propriedades iniciais da sua aplicação criada no início do seu projeto. Falaremos disso ao criar um exemplo mais à frente no tutorial.
  • Device: Aqui é o gerenciador dos seus dispositivos, você pode cadastrar, editar e excluir dispositivos, além de cadastrar variáveis em cada um.
  • Variable: Esta é a aba das variáveis, neste ponto você pode ver todas as variáveis existentes no sistema, divididas em variáveis internas, externas e do sistema.
  • Display: Neste setor você irá encontrar todas as telas criadas, você pode criar, editar e excluir as telas.
  • Task: São as tarefas do SCADA, você pode criar scripts para serem executados em sua aplicação.
  • Event: São eventos a serem criados e executados enquanto roda a aplicação.
  • User Security: Gerenciador de usuários, é possível editar, criar ou excluir usuários e grupos, além de inserir senhas de acesso.
  • Recipe: receitas para serem inseridas nas aplicações onde pode haver repetição.
  • Alarm: são os alarmes que aqui podem ser criados, editados e excluídos.
  • History record: aqui você configura os registros históricos.
  • Data group: configuração de banco de dados.
  • Report: esta e a seção de relatórios.
  • Font manager: este é o gerenciador de fontes do sistema.
  • Font language center: gerenciador de linguagem das abas automáticas e outros setores do sistema.
  • Peripheral: neste item você configura as câmeras que fazem parte dos produtos Haiwell.
  • Data reporting server: este é o banco de dados em nuvem, que pode ser usado MQTT ou o gerenciador Cloud center.

Project Profile

No perfil de projeto você tem um caminho rápido e fácil para configurar o seu sistema, você pode ativar a demonstração desta aba no menu view/Project Profile.

Graphics Library

A biblioteca contém todos os objetos disponíveis para incluir nas aplicações. Para utilizá-los basta clicar e arrastar para a tela e soltar onde desejar.

Start Page

Ao abrir o SCADA Develop pela primeira vez, será exibido esta página, para que você selecione abrir um novo projeto, um projeto em andamento ou apenas rodar a aplicação para testes.

Criando uma aplicação

Aqui vamos criar uma aplicação com o intuito de entender os parâmetros básicos de configuração do sistema.

Project Profile

Ao abrir o SCADA e selecionar “Create a new Project…”, aparecerá essa aba:

Preencha com os dados que desejar, como o nome do projeto, descrição, se desejar bloquear por senha.

ATENTE-SE QUE A SENHA É DE SUA EXCLUSIVA PROPRIEDADE, A HAIWELL E A ALFACOMP NÃO TEM ACESSO A ELA, CASO VOCÊ SE ESQUEÇA, PERDERÁ O PROJETO!!

Em Layout Info você deve selecionar em Runtime platform em qual plataforma você vai rodar a sua aplicação, seja no PC, IHM, PC industrial ou CBOX.

Dica: Sempre comece uma aplicação com a plataforma que vai utilizar, é possível converter depois, mas você terá problemas de resolução ao fazer isso.

Device

Neste ponto vamos configurar os dispositivos que irão se comunicar com o HCS. Para isso vamos no Project browser, clicamos em device com o botão direito e em add device. Irá abrir uma aba de opções para selecionarmos o tipo de comunicação, o dispositivo, e suas configurações. Para os nossos testes iremos usar um PLC Haiwell comunicando pela porta serial COM1 na configuração padrão “19200 8 N 2”.

Nota: todo o treinamento será baseado em testes offline, ou seja, sem a necessidade de possuir um dispositivo físico em mãos.

Ao concluir as configurações e escolher o CLP desejado, o sistema irá perguntar se você deseja adicionar as variáveis dele, vamos fazer isso agora, mas poderia ser feito posteriormente indo no campo variable, device ou mesmo pelo Project profile no centro da tela selecionando o dispositivo cadastrado.

 

Abrirá o configurador como aparece na figura abaixo.

Vamos preencher alguns campos:

  • Variable name: nome da variável que irá ajudar a encontrá-la depois.
  • Variable Categorie: categoria da variável, se houver.
  • Register type: tipo de variável. Conforme a figura:
  • Address format: formato do endereço, por conveniência usa-se decimal.
  • Register address: endereço numérico da variável que será lida no CLP. No exemplo estaremos utilizando um clp Haiwell, que comunica modbus com o sistema, portanto, ele se ajusta aos endereços, você pode escolher diretamente o “X0”, “Y0” e etc.. ao invés de escolher um endereço 1542 por exemplo.
  • Address lenght: comprimento do endereço, 1 word = 16 bits, 2 words = Double Word = 32 bits.
  • Data type: Tipo de dado, pode ser do tipo inteiro, string e etc, este item se ajusta conforme a variável escolhida, caso não aconteça selecione corretamente, caso contrário irá apresentar erro.
  • The mode of Reading and writing: o modo de leitura e escrita e escrita, se ela é só leitura ou só escrita, ou as duas. Este item se auto configura similar ao anterior.

  • Collect frequency: frequência da leitura do dado, pode ser rápido, lento, normal, ou ajustável.
  • Variable description: Descrição da variável, um texto ajuda para reconhecê-la.
  • Minimum/maximum value: valor mínimo e máximo escalar para a variável.
  • Current value of device: Valor atual lido no dispositivo.
  • Operation: modo como a variável vai operar no sistema. neste item vamos fazer alguns ajustes, para poder usar a variável em modo simulação:

Ative a opção “Offline simulation randonly”, para ativar a simulação randômica desta variável, e vamos ajustar o valor máximo e mínimo para 0 a 100. Ao clicar edit, aparecerá um aviso, “save success”.

Display

Aqui serão adicionadas, editadas e configuradas as telas do sistema, vamos ver como adicionar planos de fundo e objetos.

Editando a tela

Vamos alterar as configurações da tela, e colocar um plano de fundo. Vá em Display > 1:Main Display > botão direito > Display Properties.

Em background Picture vamos adicionar uma imagem de fundo selecionando do PC, e depois vamos alterar o Picture name para Tela_Principal e clicamos em ok.

Adicionando objetos

Agora vamos acessar esta tela e aprender a adicionar objetos. Na aba display, do Project Browser, identifique a tela que criamos, e clique em cima. Vamos começar adicionando o objeto texto:

  • Clique no objeto texto na barra de ferramentas simbolizado por “TEXT”.
  • Depois clique na área da tela onde deseja adicionar este texto.
  • Clique com o botão direito em cima do texto>properties para editar como desejar, conforme a figura abaixo. Clique em OK para salvar e sair.

Agora vamos adicionar o objeto Picture operation, que se encontra na barra de ferramentas em acesso rápido, ou pela biblioteca.

Ao soltar o objeto na tela, vamos clicar em cima com o botão direito>properties, para acessar as propriedades do objeto.


Em Setting > function, note que ele apresenta opções de como operar por entre as telas “Jump to the specify display” vamos pedir para ele pular para uma tela específica. Mas antes disso, precisamos adicionar a segunda tela do nosso projeto. Clique em OK para sair e salvar. Depois vamos retornar para estas configurações.

Para criar um nova tela, clique com o botão direito em display, e em add display na janela que abrirá:

Com a nova tela, insira um plano de fundo e a cópia dos botões (objeto Picture operation) da tela principal no menu superior, para obter um menu de navegação. Agora selecione objetos na biblioteca para manipularmos em modo simulação, para adicionar basta ir na biblioteca, escolher os itens e clicar em cima, depois clique na tela e ajuste como quiser.


Insira um cursor e um motor com ventilador animado. Vamos usar a variável V0 adicionada no device (CLP Haiwell) para o cursor mostrar o nível deste reservatório, se tiver dúvidas quanto adicionar dispositivos, volte ao item 4.2. Aproveite e insira mais um item do tipo X, no endereço 0, para usarmos como indicador de bomba ligada, abaixo properties do indicador usado na figura acima.

Conforme a figura, clique em read variable, e selecione na lista a variável Nível_TQ1 para este objeto, deixe o valor máximo em 100 e o mínimo em 0, para que o reservatório varie nos mostrando no cursor, mude o fill color para a cor azul para que faça alusão a água.


Da mesma forma com a bomba, depois de adicionar, acesse as propriedades e marque a opção enable rotation, e em rotation variable selecione a variável B01, criada logo acima, do tipo X. Agora temos duas telas e alguns objetos. Vamos criar mais duas telas, para alarmes e histórico. 

Alarmes

Nesta etapa vamos aprender a configurar e visualizar os alarmes. Para inserir uma variável de alarme, vamos no Project browser e entramos na opção alarme. Nela vamos clicar em “add / edit variables”.


Irá abrir a tela como na figura acima, podemos selecionar uma ou várias variáveis ao mesmo tempo, basta ir marcando a caixa de seleção. Neste caso vamos selecionar a B01 para monitorar se a bomba ligou. Após selecionar, clique em “confirm” e iremos ter a lista de alarmes:

Vamos editar o “alarm condition” para bomba desligada, que irá indicar de forma clara o que houve com a variável.

Em “alarm configuration” podemos definir os graus de urgência ou criar grupos de alarme, isso é simples e no momento não nos interessa, então deixamos em branco, ou seja, sem grupo.

“alarm level” pode ficar o padrão, pois também não vamos ter inúmeras variáveis para priorizar uma ou outra.

Se quiser que o alarme apareça em forma de “screen push” em todas as telas, marque a opção “alarm screen push”, e marque opção “whether to remote upload” para que ele seja visto também no app e em todas as plataformas (função disponível apenas para usuários de produtos Haiwell).

Agora na tela alarme, vamos inserir o objeto tabela alarme Graphics library > Advanced Controls > Alarm table.

Nessa figura podemos ver os três passos:

  • a figura por adicionar;
  • a figura adicionada na tela em tamanho ajustável;
  • as propriedades da tabela.

Nas propriedades, você consegue configurar os alarmes como histórico ou tempo real, vamos deixar histórico, para não precisar ficar na tela.

Relatórios

Neste capítulo veremos como criar e visualizar um histórico. Vamos no Project browser > data group.

Ao clicar em record setting, abrirá a aba conforme a imagem acima. Iremos então configurar algumas coisas:

  • Ative a opção “control enable” e deixe marcado a opção “local storage”, selecione a nossa variável B01 em “control enable” nas reticências e após isso clique em “apply”. Nossa variável está pronta para o relatório. Clique ok e vamos agora adicionar uma visualização em uma tela.

Conforme a imagem acima, adicionamos o objeto “Historical data report table” análogo a configuração na tela alarme. Clicando nas reticencias, adicionamos o histórico de acionamento configurado acima nomeado de Bomba 1.

Vamos salvar localmente (udisk) e auto atualizar a cada 5s. Lembrando que deixamos configurado histórico a cada 5 minutos.

Exercícios

Seguindo o tutorial acima, realize uma aplicação nova:

  • Configure o SCADA para executar no PC (“runtime platform”);
  • Adicione um novo dispositivo CLP Haiwell;
  • Crie duas variáveis, uma de feedback da bomba e outra word (V) para ler um nível de 0 a 100;
  • Crie 4 telas, sendo a primeira a apresentação do sistema, a segunda a tela principal, a terceira para alarme e a quarta para relatórios;
  • Em cada tela adicione botões para o usuário navegar entre elas;
  • Insira fundo de tela em todas elas;
  • Na tela de apresentação escreva em letras grandes: Tutorial do “Seu nome aqui”;
  • Na segunda tela crie os objetos tanque e bomba com as devidas animações e atividades randômicas para que ele simule o funcionamento do tanque e da bomba.
  • Na tela alarme, configure o alarme para mostrar o status da bomba (ligada ou desligada);
  • Na tela relatório, configure para armazenar a mesma variável bomba;
  • Compile e salve seu projeto renomeando o para seu nome completo, e envie o arquivo .hwdev  para o e-mail suporte@alfacomp.ind.br para solicitar seu certificado. O arquivo será avaliado e você receberá o resultado em seguida.

Até a próxima e bons estudos!

Autor do tutorial: Moisés Juliano Schmidt.

 

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IOT Cloud Box

O IOT Cloud Box é um servidor de dados e funciona como um IHM que roda o SCADA Haiwell de forma nativa. Também podemos entender o IOT Cloud Box como um terminal IOT (Internet Of Things). Diferente do IHM, o Cloud Box não possui uma tela e pode ser facilmente gerenciado pelo App que roda tanto em dispositivos Android como em IOS (dispositivos móveis Apple). A gerência e do dispositivo pode ser feita igualmente via nuvem Haiwell Cloud. O Cloud Box permite monitorar e controlar processos industriais por intermédio da Haiwell Cloud (comunicação via nuvem). O dispositivo comunica com diversos equipamentos de controle industriais por meio dos diversos drivers de comunicação nativos. Para muitas aplicações, o Cloud Box irá substituir, com vantagens, um computador rodando um software supervisório.

Características principais

  • Possui de forma nativa todos os recursos para comunicação via nuvem, serviços Haiwell Cloud e acesso via dispositivos móveis;
  • Opera como um IHM que pode monitorar a apresentar telas de supervisão SCADA em dispositivos móveis e PCs;
  • Proteção de acesso em dois passos, também chamado de chave A/B de segurança;
  • Redes de comunicação para múltiplos dispositivos, bancos de dados, câmeras IP com visualização em telas múltiplas janelas;
  • Suporta o protocolo MQTT com acesso a bancos de dados e permite fácil integração com sistemas ERP/MES;
  • Possui duas portas Ethernet para composição de redes LAN Ethernet;
  • O Cloud Box possui o software supervisório industrial Haiwell Could SCADA nativo que pode ser configurado remota ou localmente;
  • Interfaces: 2 Ethernet RJ45, 2 USB, 2 portas seriais, WIFI, SD card, SIM card, 4G opcional;
  • Montagem: Trilho DIN.

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[file_download style=”1″][download title=”IOT%20Cloud%20Box%20-%20Folha%20de%20dados” icon=”style2-thumb-dl-pdf.png” file=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2020/02/IOT-Cloud-Box-folder.pdf&#8221; package=”” level=”” new_window=””]O%20IOT%20Cloud%20Box%20%C3%A9%20um%20servidor%20de%20dados%20e%20funciona%20como%20um%20IHM%20que%20roda%20o%20SCADA%20Haiwell%20de%20forma%20nativa.%20Baixe%20aqui%20a%20folha%20de%20dados%20do%20IOT%20Cloud%20Box.[/download][/file_download]

Vantagens do Cloud Box

  • Comunicação via Rede 4G – Velocidade e praticidade, dispensando a necessidade de antenas externas em regiões servidas por serviços de comunicação celular;
  • Excelente relação custo-benefício – substitui com vantagens de custo e espaço um computador e uma licença SCADA;
  • Robustez – Projetado para ambiente industrial e montagens em painéis de controle e automação.

Especificações do IOT Cloud Box

Alimentação: 24VDC±20% / 7W
Memoria: EMMC Flash 256MB,DDR3 RAM 256MB
Processador: Cortex A7, Frequência máxima 696MHZ
Comunicação serial: COM1 (RS232), COM2 (RS485 isolada)
Ethernet: 2 portas 10/100Base-Tx
USB: 2 portas USB 2.0
Expansão de memória: 1 cartão SD
SIM card: 1 slot para cartão SIM
WIFI: Sim
4G: Opcional
Dimensões (mm): 50 x 120 x 88 (L x A x P)
Gabinete: Plástico ABS de engenharia (atende ao padrão de retardo a chama UL 94V0)
Certificação: CE
Temperatura de operação: 0 a +55 ℃
Temperatura de armazenamento: – 25 a +70 ℃
Umidade: 5 a 95% não condensante

Modelos

Modelo Armazenagem de dados Ethernet USB COM WIFI Rede Wireless
CBOX 4G + 512M + SD 2 2 2 Sim
CBOX-G 4G + 512M + SD 2 2 2 Sim China 4G/3G/2G
CBOX-E 4G + 512M + SD 2 2 2 Sim Global 4G/3G/2G

Automação com IOT via Haiwell Cloud

Solução completa de automação e controle de processos industriais utilizando a nuvem e IOT.

Gostou do IOT Cloud Box e gostaria de saber mais? Solicite informações adicionais ou uma cotação.

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

[img_text_aside style=”2″ image=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2019/05/IM2020-1-sf-236×300.jpg&#8221; image_alignment=”left” headline=”Caracter%C3%ADsticas%20b%C3%A1sicas%20das%20interfaces%20Modbus” alignment=”left”]

  • 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

[/img_text_aside]

A família de interfaces Modbus da Alfacomp foi especialmente desenvolvida para compor sistemas de alto desempenho e baixo custo. As interfaces funcionam como remotas de I/O distribuído e, portanto, podem ser aplicadas nas mais diversas áreas da automação industrial, como monitoramento remoto de variáveis de processo e controles, ligar e desligar um motor remotamente, etc.

As IMs da Alfacomp estão disponíveis em seis diferentes configurações, cada uma com caraterísticas específicas para sua aplicação. Todos modelos possuem interface serial RS485 para conexão com outros dispositivos como Rádio Modem e Modem GPRS. O protocolo de comunicação disponível nas interfaces é o Modbus RTU, com possibilidade de operar como mestre ou escravo da rede.

Modelos e configurações das interfaces Modbus

IM4000 04 entradas analógicas 0 a 20 ou 4 a 20mA
IM0400 04 saídas analógicas 4 a 20mA
IM0080 08 entradas digitais
IM0008 08 saídas digitais
IM2020 02 entradas analógicas 0 a 20 ou 4 a 20mA + 02 entradas digitais
IM0202 02 saídas analógicas 4 a 20mA + 02 saídas digitais

Especificações técnicas das interfaces Modbus

  • Tensão de Alimentação: 10 a 30 VCC
  • Consumo máximo: 200mA
  • Proteção: Supressor de transientes e fusíveis rearmáveis
  • Protocolo: MODBUS RTU — mestre e escravo (IM0400, IM0008 e IM0202) escravo (IM4000, IM0080 e IM2020)
  • Velocidade serial: 1200, 9600, 57600 e 115200 bps
  • Entradas Analógicas: 0 a 20 ou 4 a 20mA, impedância de 220ohms
  • Saídas Analógicas: 4 a 20mA
  • Resolução das entradas analógicas: 12bits
  • Resolução das saídas analógicas: 10 bits
  • Entradas Digitais: tipo PNP em 12 ou 24V
  • Saídas Digitais: tipo PNP 12 ou 24Vcc/0,5A máx
  • Temperatura de operação: 0° a +60°C
  • Dimensões (AxLxP): 95 x 23 x 130mm

Interface Modbus com 4 entradas analógicas – IM4000

Interface Modbus com 4 saídas analógicas – IM0400

Interface Modbus com 8 entradas digitais – IM0080

Interface Modbus com 8 saídas digitais – IM0008

Interface Modbus com 2 entradas analógicas e 2 entradas digitais – IM2020

Interface Modbus com 2 saídas analógicas e 2 saídas digitais – IM0202


[file_download style=”1″][download title=”Interfaces%20Modbus%20-%20Manual%20do%20usu%C3%A1rio” icon=”style2-thumb-dl-pdf.png” file=”https://alfacompbrasil.com/wp-content/uploads/2019/03/Interfaces-Modbus-Manual-do-usuário.pdf&#8221; package=”” level=”” new_window=””]Manual%20de%20instala%C3%A7%C3%A3o%20e%20ajuste%20das%20Interfaces%20Modbus%20de%20entradas%20e%20sa%C3%ADdas%20anal%C3%B3gicas%20e%20digitais.[/download][/file_download]

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Protocolo Modbus

Modbus é um Protocolo de comunicação de dados utilizado em sistemas de automação industrial. Criado originalmente no final da década de 1970, mais especificamente em 1979, pela fabricante de equipamentos Modicon. É um dos mais antigos e até hoje mais utilizados protocolos em redes de Controladores lógicos programáveis (CLP) para aquisição de sinais (0 ou 1) de instrumentos e comandar atuadores. A Schneider Electric (atual controladora da Modicon) transferiu os direitos do protocolo para a Modbus Organization (Organização Modbus) em 2004 e a utilização é livre de taxas de licenciamento. Por esta razão, e também por se adequar facilmente a diversos meios físicos, é utilizado em milhares de equipamentos existentes e é uma das soluções de rede mais baratas a serem utilizadas em Automação Industrial.

Características técnicas do Modbus

O Modbus equivale a uma camada de aplicação e pode utilizar o RS232RS485 ou Ethernet como meios físicos – equivalentes camada de enlace (ou link) e camada física do modelo. O protocolo possui comandos para envio de dados discretos (entradas e saídas digitais) ou numéricos (entradas e saídas analógicas).

Modelo de comunicação

O protocolo Modbus define que o modelo de comunicação é do tipo mestre-escravo (ou cliente-servidor). Assim, um escravo não deve iniciar nenhum tipo de comunicação no meio físico enquanto não tiver sido requisitado pelo mestre. Por exemplo, a estação mestre (geralmente um PLC) envia mensagens solicitando dos escravos que enviem os dados lidos pela instrumentação ou envia sinais a serem escritos nas saídas, para o controle dos atuadores ou nos registradores. A imagem abaixo mostra um exemplo de rede Modbus com um mestre (CLP) e três escravos (módulos de entradas e saídas, ou simplesmente E/S). Em cada ciclo de comunicação, o CLP lê e escreve valores em cada um dos escravos.

Colisões de comunicação

É possível haver colisões durante o acesso ao meio compartilhado, e o protocolo não é específico em como solucioná-las. Como ilustração de um problema possível, suponha que, em uma dada aplicação do protocolo Modbus sobre um barramento RS485, o mestre requisita seus escravos em sequência. Suponha também que o mestre, após um tempo específico, passa a requisitar o escravo seguinte, tendo recebido ou não uma resposta do escravo anterior. Nesse caso, se o primeiro escravo demora mais tempo para responder do que o tempo que o mestre espera, pode acontecer de o primeiro escravo responder bem no período em que o mestre resolveu fazer a requisição ao escravo seguinte, ou no período em que o segundo escravo já tinha iniciado sua resposta, havendo colisão no meio. Não há nada especificado no protocolo para resolver esse tipo de problema. Cabe à aplicação implementar corretamente o acesso ao meio, os parâmetros de time-out etc.

Frames de comunicação

A comunicação em Modbus obedece a um frame que contém o endereço do escravo, o comando a ser executado, uma quantidade variável de dados complementares e uma verificação de consistência de dados (CRC).

Exemplo-1: Se o PLC precisa ler as 10 primeiras entradas analógicas (do endereço 0000 ao 0009) no módulo 2. Para isso é preciso utilizar o comando de leitura de múltiplos registros analógicos (comando 3). O frame de comunicação utilizado é mostrado abaixo (os endereços são mostrados em sistema hexadecimal):

A resposta do escravo seria um frame semelhante composto das seguintes partes: O endereço do escravo, o número do comando, os dez valores solicitados e um verificador de erros (CRC). Em caso de erros de resposta (por exemplo um dos endereços solicitados não existe) o escravo responde com um código de erro.

Uma pequena recordação: Para se entender este frame de resposta, antes precisamos saber corretamente o que é um byte. Cada palavra tem as seguintes formas, – bit, – nible, – byte e – word. Segue abaixo uma tabela representação de cada formato.


A resposta para a pergunta acima seria a seguinte:

O primeiro byte (02) é o endereço do Escravo; O segundo byte (03) é a função utilizada para leitura, sendo essa um Holding Register; O terceiro byte é a quantidade de endereços que o Escravo está enviando ao Mestre, sendo que a cada 2 bytes se forma uma Word que significa uma palavra de 16 bit, por isso este frame tem 14 (hexadecimal) = 20 bytes que é = 10 word ou 10 palavras de 16 bits que tem seu range mínimo de -32768 até 32767. Com isso entendemos que o Escravo respondeu 10 endereços ao Mestre e todos com o valor zero.

Comandos Modbus

A tabela a seguir apresenta os principais comando (funções) do protocolo Modbus.

Modbus RTU

O termo RTU, do inglês Remote Terminal Unit, refere-se ao modo de transmissão onde endereços e valores são representados em formato binário. Neste modo para cada byte transmitido são codificados dois caracteres. Números inteiros variando entre -32768 e 32767 podem ser representados por 2 bytes. O mesmo número precisaria de quatro caracteres ASCII para ser representado (em hexadecimal). O tamanho da palavra no modo RTU é de 8 bits.

Modbus ASCII

Os dados são dados codificados e transmitidos através de caracteres ASCII – cada byte é transmitido através de dois caracteres. Apesar de gerar mensagens legíveis por pessoas este modo consome mais recursos da rede. Por exemplo, para transmitir o byte 0x5B este deverá ser codificado em dois caracteres ASCII: 0x35 (“5”) e 0x42 (“B”). O tamanho da palavra no modo ASCII é de 7 bits. Somente são permitidos caracteres contidos nos intervalos:

  • 0-9
  • A-F

O intervalo entre duas mensagens deve ser de 3,5 caracteres.

Modbus TCP

Aqui os dados são encapsulados em formato binário em frames TCP para a utilização do meio físico Ethernet (IEEE 802.3). Quando o Modbus/TCP é utilizado, o mecanismo de controle de acesso é o CSMA-CD (Próprio da rede Ethernet) e as estações utilizam o modelo cliente-servidor.

Retrocompatibilidade e Conversores

Suponha que um PLC precisa trocar dados usando o protocolo Modbus-TCP com dispositivos antigos, que não suportam esse protocolo, e estão conectados em um barramento RS-485. Nesse caso, existem no mercado conversores Modbus-TCP<->Modbus Serial RS-232/485. Esses dispositivos diferem de um conversor puramente físico, que somente converteria os sinais elétricos de um protocolo físico para outro. Eles, em vez disso, implementam os protocolos TCP e IP, além de implementar também o protocolo Modbus.

Isso é necessário, pois é preciso haver uma conexão TCP entre o conversor e o CLP, já que essa conexão não pode existir diretamente com os equipamentos antigos. O conversor precisa, portanto, implementar o protocolo TCP e aceitar conexões através de sockets etc. Caso contrário, a comunicação não seria possível.

Além disso, o conversor precisará tirar os dados Modbus – que estão dentro do pacote IP, que por sua vez está dentro do quadro Ethernet – para enviar ao escravo correto no barramento RS-485.

Há também conversores com várias saídas seriais. Nesse caso, é possível separar os escravos em vários barramentos distintos, cada um em uma porta. No primeiro barramento, podem ser colocados os escravos cujos endereços vão de 1 ao 10; no segundo, de 11 a 20, e por aí em diante – isso é só um exemplo.

Nessa configuração, o conversor precisaria ler o pacote Modbus, interpretá-lo ao ponto de saber qual é o endereço do escravo de destino, para então enviá-lo à porta de saída correta.

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Baixe agora o manual técnico de hardware e software dos CLPs Haiwell

O CLP Haiwell PLC 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. A Haiwell possui 100% da propriedade intelectual sobre todo o hardware e software utilizado na linha de CLPs e periféricos. Os produtos podem ser customizados para aplicações específicas sob consulta.

Características Importantes

Garantia de Qualidade: Em conformidade com a norma internacional IEC-61131;
Inovação Exclusiva: Software de programação com 100% de simulação de operação;
Controle Remoto: Utiliza a a plataforma Haiwell Cloud para a programação remoto dos CLPs;
Ethernet +: Suporta uma porta Ethernet e até 5 portas RS232 ou RS485 permitindo comunicação simultânea e independente de cada porta. Permite redes do tipo N/N;
Protocolos Suportados: MODBUS TCP, Haiwellbus TCP, MODBUS RTU/ASCII, Haiwellbus High Speed Protocol, e Freedom Protocol
Controle de Movimentação: Suporta interpolação linear, interpolação em ARCO, retorno ao ponto original, compensação de folgas mecânicas e redefinição de ponto original;
IOs Distribuídos: Módulos de expansão com porta Ethernet e RS485 podem ser utilizados como unidades remotas em instalações distribuídas.

Esta é referência técnica em português contendo especificações de hardware e software da linha de CLPs e módulos de expansão Haiwell.

Características Importantes Garantia de Qualidade: Em conformidade com a norma internacional IEC-61131; Inãovação Exclusiva: Software de programação com 100% de simulação de operação; Controle Remoto: Utiliza a a plataforma Haiwell Cloud para a programação remoto dos CLPs; Ethernet +: Suporta uma porta Ethernet e até 5 portas RS232 ou RS485 permitindo comunicação simultânea e independente de cada porta. Permite redes do tipo N/N; Protocolos Suportados: MODBUS TCP, Haiwellbus TCP, MODBUS RTU/ASCII, Haiwellbus High Speed Protocol, e Freedom Protocol Controle de Movimentação: Suporta interpolação linear, interpolação em ARCO, retorno ao ponto original, compensação de folgas mecânicas e redefinição de ponto original; IOs Distribuídos: Módulos de expansão com porta Ethernet e RS485 podem ser utilizados como unidades remotas em instalações distribuídas.

Manual técnico de hardware e software dos CLPs Haiwell – Versão para download

Baixe agora.

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Catálogo geral de produtos Alfacomp 2017

Catálogo geral de produtos Alfacomp – 2017 – contendo informações sobre:

  • Antenas
  • Cabos
  • CLPs
  • Conectores de RF
  • Fontes de Alimentação
  • Iluminadores de Painel
  • Insensibilizadores
  • Interfaces Analógicas
  • Interfaces Digitais
  • Interfaces Seriais
  • Medidores e Indicadores
  • Módulos GPRS
  • Painéis de Telemetria
  • Protetores Contra Surtos
  • Rádios Modem
  • Sensores
  • Telemetria do Saneamento

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Disponível para download
Criada em 1992 como uma empresa integradora em automação industrial, a Alfacomp fabrica produtos eletrônicos para automação e telemetria com foco em segmentos específicos como o do saneamento.

Capacidades e tecnologias

Nossas principais capacidades incluem:

  • Engenharia de automação industrial, incluindo: programação de CLPs, configuração de softwares SCADA, montagens e instalações elétricas, Integração de sistemas, posta em marcha e operação assistida.
  • P&D e fabricação de produtos eletrônicos para automação industrial, comunicação de dados via rádio e medição de umidade por micro-ondas.
  • Contratos de manutenção de sistemas eletrônicos.

Regiões atendidas

Nossos produtos eletrônicos são vendidos para todo o Brasil por venda direta. Quando solicitado, prestamos suporte em qualquer ponto do país.
Os sistemas de automação e telemetria foram instalados em cidades do Ceará, Piauí, Bahia, Pernambuco, Goiás, São Paulo, Espírito Santo, Santa Catarina e Rio Grande do Sul.
A Alfacomp atuou em automações de usinas de tabaco no Brasil, Paraguai, Malawi, Sudão e Dubai.
Estamos contratados pela EPTC para a manutenção do sistema de rastreamento dos 1.700 ônibus urbanos de Porto Alegre.

Missão

Criar e fornecer soluções inovadoras em automação, telemetria e wireless para aplicações industriais, promovendo o crescimento pessoal e profissional de colaboradores, clientes e fornecedores.

Valores

  • Excelência
  • Inovação
  • Superação de expectativas
  • Comprometimento
  • Transparência
  • Espírito de equipe
  • Pró-atividade
  • Crescimento pessoal e profissional

Mercados

São os seguintes os segmentos de mercado em que atuamos

  • Saneamento – companhias estaduais, serviços municipais e empresas privadas que necessitam de sistemas de automação de água e esgoto;
  • Indústria em geral – consumidores finais de módulos eletrônicos e sistemas de automação industrial;
  • Fabricantes de máquinas – integram módulos eletrônicos às máquinas que produzem. Exemplo: injetoras de plástico;
  • Integradores de automação industrial – integram módulos eletrônicos aos sistemas de automação que produzem;
  • Governo – Organismos federais como as forças armadas e o Cindacta.

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A utilização da alta frequência com controle da potência aplicada, em lugar de utilizar tensão senoidal a 60 Hz, demonstrou diminuição das ocorrências de hematomas, salpicamentos e quebras de ossos, levando a uma melhora na qualidade da carne.

O Insensibilizador de suínos é um equipamento eletrônico que gera tensões e correntes em alta frequência e onda quadrada, utilizado para efetuar a insensibilização de suínos no momento do abate. O Insensibilizador retifica a tensão de alimentação (220VCA) gerando uma tensão DC de 311 volts. Esta tensão é utilizada por um circuito de chaveamento em ponte que alimenta um transformador isolador com uma onda quadrada de 311 volts pico a pico e com frequência e largura de pulsos ajustáveis. A saída do transformador constitui a tensão de insensibilização.

KIT para insensibilizador eletrônico de suínos

O módulo de controle 2022 e o módulo de potência 9801 fabricados pela Alfacomp constituem desde 1998 a solução mais consagrada para a insensibilização de suínos no Brasil. Desde sua introdução no mercado foram responsáveis pela melhoria da qualidade no abate de suínos e pelo aumento na produtividade dos frigoríficos do país.

Insensibilizador de suínos

Módulo de controle 2022

Este módulo gera os sinais de chaveamento para o módulo de potência. Além disso, monitora a corrente fornecida pelo módulo de potência, diminuindo a largura dos pulsos de chaveamento, de maneira a limitar a energia fornecida.

Módulo de controle 2022

AJUSTES DO MÓDULO
Ajuste de frequência Permite ajustar a frequência do sinal de saída dentro da faixa de 500 a 1000 Hz.
Ajuste de tensão Permite ajustar a largura dos pulsos da onda quadrada de 0 a 100% de largura. 0% corresponde a uma tensão RMS igual a zero e 100% corresponde a uma tensão RMS de aproximadamente 280 V na saída do módulo de potência.
Ajuste de corrente Permite ajustar entre 0,5 A e 6 A corrente de saída do módulo de potência, na qual começa a ser limitada a largura dos pulsos da onda quadrada entregue pelo módulo. Ex.: Digamos que o trimpot de ajuste de corrente esteja no meio. Isto corresponde a aproximadamente 3 A. Para cargas até 3 A, a largura dos pulsos da onda quadrada que sai do módulo de potência será aquela ajustada pelo potenciômetro de ajuste de tensão. Para cargas acima de 3 A, a largura do pulso é diminuída bastante, ocasionando a proteção por limitação de potência entregue. Ou seja, a amplitude da onda continua sendo de 311 Vpp, mas a largura cai, diminuindo a tensão RMS e consequentemente a potência entregue.

Módulo de potência 9801

Este módulo consiste em um inversor em ponte utilizando transistores FET. O módulo incorpora ainda os capacitores de filtragem da tensão retificada pela ponte retificadora SKB25/4. Este módulo transforma a tensão DC de 331 V em uma tensão alternada de formato quadrado e frequência e largura de pulsos comandados pelo módulo 2022.

Módulo de potência 9801

Esquemático básico do insensibilizador

A figura a seguir apresenta a um esquemático básico para a montagem de um insensibilizador de suínos utilizando os módulos 2022 e 9801.

Esquemático insensibilizador 1

Especificação do transformador recomendado

  • Potência: 2500 VA
  • Primário: 311 VCA
  • Secundário: 450 VCA
  • Frequência: 300 HZ

Cuidados na montagem do Kit

Ligações elétricas

Na montagem ou substituição de módulos, observar rigorosamente as orientações do esquemático. Qualquer ligação errada pode levar a destruição dos módulos.

Ventilação

O módulo de potência precisa operar sob ventilação forçada. Se for observado que o ventilador não está funcionando, este deve ser reparado.

Manuseio

O equipamento opera com tensões letais. O manuseio dos módulos somente pode ser feito por pessoal treinado. O módulo de potência pode conter tensão de até 311 V armazenada nos capacitores da placa.

Instalação e operação

Ligações elétricas

O quadro do Insensibilizador deve ser ligado conforme o esquema, com alimentação de 220VCA, NEUTRO e TERRA.

Ajustes iniciais

Inicialmente, devem ser adotados os seguintes ajustes:

  • Tensão: 50 %
  • Frequência: 0,7 kHz
  • Corrente: trimpot ajustado na posição central

Após a operação inicial, podem-se ajustar estes parâmetros para obter melhoras na insensibilização e na qualidade da carne.

Resistência a curto circuito na forquilha

O equipamento foi projetado para resistir a curto circuito momentâneo.  Curto circuito de muitos segundos ou repetitivos podem levar a queima dos módulos.

Versões montadas de insensibilizador

A Alfacomp fornece o insensibilizador montado em painel elétrico pronto para a instalação. Consulte nosso comercial sobre as versões disponíveis.

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Os conectores da Série N com impedância de 50 Ω são fabricados de acordo as normas IEC 169-16, MIL-C-39012 e MIL-55339. Sua utilização principal é na conexão de cabos coaxiais de RF padrão RGC213. São utilizados em antenas, instrumentação, estações de base, celular, rádio de microondas, radar, radiodifusão e redes de computadores.

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Conheça nossa tecnologia para criar um sistema de monitoração e controle a distância de estações elevatórias, reservatórios, boosters, macro medidores e outros pontos de interesse de sistemas municipais de água e esgoto!
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). O CCO Espelho será instalado em local onde a visualização e controle do sistema também são desejados, e estará interligado ao servidor de dados do CCO principal pela intranet da empresa.  A água tratada nas ETAs é bombeada para os reservatórios por 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.
Todas as comunicações partem do CCO e são repetidas pelas estações repetidoras.
Faça o download do manual. http://www.slideshare.net/egrachten/automao-e-telemetria-de-sistemas-municipais-de-gua-e-esgoto/download

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