Glson Maekawa Kanashiro

Reconstituio de Projetos de Controladores Lgicos ProgramveisUma abordagem para converso da linguagem Ladder para Grficos de Funes SeqenciaisDesign Recovery for Relay Ladder Logic - A. Falcione & B. H. Krogh Orientador: Cap Carrilho

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial

Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Carro-chefe da automao industrialCrescente

uso de CLP na automao de processos industriaisEvoluo

da linguagem de programao CLP (Sequential Function Chart - SFC)Necessidade

de traduo de antigos projetos (linguagem ladder) para uma linguagem atual (SFC)

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial

Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Controladores Lgicos Programveis (CLP)

Controlador Lgico Programvel

Controlador: baseado em microprocessadores Ciclo ou varredura: entradas +programa+sadas

N variveis de estado Q(x), x=1, 2, ..., N M variveis de entrada U(y), y=1, 2, ..., M Q(x)=P{Q(x-1),U(y)}, onde x>=1 e Q(0) um estado inicial

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP)

Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Relay Ladder Logic (RLL)

Lgica Ladder para RelsVarredura ordenada nos R degraus Bobina de sada representada por um crculo "AND, OR e NOT sero os smbolos ".", "+" e "!" "AND -> variveis em srie "OR -> variveis em paralelo oi:=Bj(Q,U), j=1,...,R, onde oj pertence a Q U U O nmero de degraus R exatamente o nmero de variveis de estado: R=N e Q={q1, q2, ..., qR}. Alm disso, assume-se que as variveis de estado so indexadas de tal forma que as sadas do degrau j qj:=Bj(Q,U) v1 = (start+v1).!ls2.!v3

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL)

2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Sequential Function Chart (SFC)

Grficos de Funes Seqenciais Consiste de etapas qi= variveis estado + entrada 1) Ler a entrada fsica 2) Varrer todos as etapas ativas 3) Avaliar as receptividades etapas a serem habilitadas etapas a serem desabilitadas 4) Atualizar a marcao SFC 5) Varrer os passos habilitados 6) Configurar as sadas Tipos de estrutura divergncia simples divergncia paralela Elementos do SFC retngulo duplo ou negritado receptividades esquerda para a direita variveis de marcao M indicam passos ativos

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC)

2) Algoritmo de converso

a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

a) Emulao de RLL atravs de SFC

Emulao de RLL atravs de SFG

SFC's bsicos (2 etapas) uma inicial, e; outra aos quais todos os degraus ladder se referem O SFC bsico gerado pela inspeo direta de um diagrama ladder.

Emulao de RLL atravs de SFC

Variveis de estado, que no possam estar ativas paralelamente em ladder, so associadas a estruturas de caminho simples

Variveis de estado que podem estar ativas paralelamente so associadas a etapas SFC em estruturas de caminho paralelo

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC

Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Grficos:

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos:

Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Simultaneidade

Grfico de Simultaneidade O grfico no-direcionado contm informaes de como as variveis de estado podem estar ativas simultaneamente Composio: Pontos ou ns => variveis de estado, sada dos degraus (etapas) linhas => indicam simultaneidade

6 degraus no ladder 6 etapas no SFC q1 e q2, q2 e q4, q2 e q5 so variveis de sada simultneas mas, q4 e q5, q2 e q6, q3 e q6 no so simultneos

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade

Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Dependncia

Grfico de dependncia O grfico direcionado contm informaes de como os degraus dependem das sadas de degraus anteriores Os degraus que dependem de um anterior devem ser varridos na mesma ordem no SFC Composio: pontos ou ns => variveis de estado, sadas dos degraus (etapas) setas => indica dependncia Exemplo: q2 depende de q1, q4 depende de q1 mas,... q5 independente de todas as variveis

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia

Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Simultaneidade Condensado

Grfico de Simultaneidade Condensado um grfico no-direcionado resultante dos grficos de simultaneidade e de dependncia Os degraus dependentes de anteriores so mantidos na mesma etapa SFC Fuso de ns interconexos mantendo as mesmas conexes do grfico de simultaneidade

Grfico de dependncia: {q1, q2, q4}, {q3, q6} e {q5}

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado

Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Decomposies:

Decomposio de Grficos de Simultaneidade O grfico de simultaneidade condensado, durante a reconstituio do projeto, passa por duas operaes de decomposio

decomposio de componente conectado X estrutura de caminho simples

decomposio de conectividade total X estrutura de caminho paralelo

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies:

Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Componentes conexos

Decomposio de Componentes Conexos DCC(G) => subgrficos {G1, G2, ...} em que cada Gi=(Ni,Li) 1) nenhum n em Gi est conectado a um n em Gj , i!=j GI GJ 2) os conjuntos de ns para os subgrficos em DCC(G) formam uma partio para N 3) os conjuntos de bordas para os subgrficos em DCC(G) formam uma partio para L 4) nmero de ns e bordas no se altera

Decomposio de Componentes Conexos Associaes e Correspondncias variveis de estado X novas etapas (de acordo com os conjuntos de ns)

etapas SFC X subgrfico Gi

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos

Grafos de seqncia b) Implementao 3) Concluso

Conectividade total

Decomposio de Conectividade Total FCD(G) => subgrficos {G1, G2, ...} em que cada Gi=(Ni,Li)

1) O n considerado conexo a todos os outros 2) Cada subgrfico gerado por FCD(G) forma uma partio do conjunto N 3) Cada linha de G est em no mximo um dos subgrficos E1E2...E e EIE J= 4) O nmero de ns no se altera, mas o nmero de linhas igual ou menor que o grfico original 5) Alternativa de implementao: grafos negativos

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total

b) Implementao 3) Concluso

Grafos de seqncia

Grafos de Seqncia

Exemplo de grfico de seqncia e a respectiva estrutura de divergncia simples

Grafos de Seqncia

Observar que Pr2 ATIVA q4 e DESATIVA q1 O grafo direcionado mostra a seqncia em seu percurso que vai de q1 para q4

Grafos de Seqncia

O grafo de seqncia ainda ser modificado: 1) Remoo de estruturas desnecessrias ( percursos entre os ns ni e nj de estruturas diferentes so os mesmos) 2) Remoo de loopsObservar que Pr2 ATIVA q4 e DESATIVA q1 O grafo direcionado mostra a seqncia em seu percurso que vai de q1 para q4

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia 3) Concluso

b) Implementao

Implementao

Implementao Sistema de neutralizao - Descrio 1) Sensores: - ts e as: ambos ativados indicam neutralizao completada. - ls1, ls2 e ls3: indicadores de nvel. 2) Atuadores (vlvulas e contatos): - v1, v2, v3 e v4, m, h Funcionamento - Descrio 1) Incio: vlvulas fechadas, misturador m e aquecedor h desligados, tanque de reao vazio 2) Abre v1 e aguarda ls2 3) a) Liga-se m somente quando ls2 ativo. b) Para regular a temperatura, liga-se h. c) Para balancear, abre-se v2. Obs.: Se o tanque encher (ls3), fechar v2, abrir v4 at ls2, fechar v4, voltar a 3c) 4) Se pH e temperatura corretos (as e tl), desliga h, fecha v2, abre v3 at ls1, fecha v3, voltar para 1)

Implementao

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)

v1=(start+v1).!ls2.!v3 m=(ls2+m).ls1 h=ls2.!ts.!v3 tl=ls2.ts v4=(ls3+v4).ls2 v2=ls2.!as.!v3.!v4 al=ls2.as v3=(ls2.ts.as+v3).ls1.!v4

8 sadas: v1,m,h,tl,v4,v2,al,v3 6 entradas: ls1,ls2,ls3,ts e as

Implementao Criao de 2 etapas e 2 transies

Simplificao: utilizao de conceitos da lgebra booleana

Teoremas de De Morgan - (ABC)'=A'+B'+C' - (A+B+C)'=A'.B'.C'

OU...

Mtodo de Quine-McClusky

Continuando... Obteno do grfico de simultaneidade condensado

FCD e SFC

FCD e SFC

FCD e SFC

CCD e SFC

CCD e SFC

CCD e SFC

FCD e SFC

FCD e SFC

FCD e SFC

CCD e SFC

CCD e SFC

CCD e SFC

Sumrio1) Carro-chefe do controle industrial Controladores Lgicos Programveis (CLP) Relay Ladder Logic (RLL) Sequential Function Chart (SFC) 2) Algoritmo de converso a) Emulao de RLL atravs de SFC Grficos: Simultaneidade Dependncia Simultaneidade Condensado Decomposies: Componentes conexos Conectividade total Grafos de seqncia b) Implementao

3) Concluso

Concluso - rea extremamente promissora - Projeto multidisciplinar - Necessidade de slidos conhecimentos em programao - Necessidade de uma abordagem mais formal

A ser feito:- Programas que abordem a simplificao proposta pelo algoritmo de Quine-McClusky - Desenvolvimento de novas implementaes para recursos como temporizadores, latches e outros do CLP - Eliminar o critrio subjetivo inerente a cada sistema para que o processo possa ser abordado atravs de um software.