Documentação de treinamento SCE para a solução

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Documentação de treinamento SCE para a solução
Setor industrial, IA&DT
Documentação de treinamento SCE
para a solução de automação universal
Totally Integrated Automation (TIA)
Siemens Automation Cooperates with Education
Módulo TIA Portal 010-030
Tempos IEC e Contadores IEC do SIMATIC S7-1200
Documentação de treinamento SCE
Módulo TIA Portal 010-030, edição 03/2013
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Pacotes de instrutor SCE deste documento
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SIMATIC S7-1200 AC/DC/RELAIS 6º "TIA Portal"
Nº de pedido: 6ES7214-1BE30-4AB3
SIMATIC S7-1200 DC/DC/DC 6º "TIA Portal"
Nº de pedido: 6ES7214-1AE30-4AB3
SIMATIC S7-SW para treinamento STEP 7 BASIC V11 Upgrade (para S7-1200) 6º "TIA Portal"
Nº de pedido: 6ES7822-0AA01-4YE0
Note que os pacotes de instrutor podem ser substituídos por pacotes atualizados.
Um resumo dos pacotes SCE atualmente disponíveis pode ser encontrado em: siemens.com/sce/tp
Treinamentos avançados
Para treinamentos avançados SCE Siemens, entre em contato com o parceiro SCE da sua região
siemens.com/sce/contact
Outras informações sobre SCE
siemens.com/sce
Nota sobre o uso
A documentação de treinamento para a solução de automação universal Totally Integrated Automation (TIA) foi
elaborada para o programa "Siemens Automation Cooperates with Education (SCE)" especificamente para fins
educacionais. A Siemens AG não assume nenhuma responsabilidade sobre o conteúdo.
Este documento só pode ser utilizado para o treinamento inicial em produtos/sistemas da Siemens. Isto é, ele
pode ser copiado em sua totalidade ou parcialmente e ser entregue aos alunos para uso durante o treinamento.
A transmissão e reprodução deste documento, bem como a divulgação de seu conteúdo, são permitidas
apenas para fins educacionais.
As exceções demandam a aprovação por escrito do representante da Siemens AG: Sr. Roland Scheuerer
[email protected].
As violações estão sujeitas a indenização por danos. Todos os direitos, inclusive da tradução, são reservados,
particularmente para o caso de registro de patente ou marca registrada.
A utilização em cursos para clientes industriais é expressamente proibida. O uso comercial dos documentos
não é autorizado.
Agradecemos à empresa Michael Dziallas Engineering e todas as pessoas pelo auxílio na elaboração deste
documento.
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PÁGINA:
1.
2.
2.1
Prefácio....................................................................................................................................................... 4
Notas sobre a programação do SIMATIC S7-1200 .................................................................................... 6
Sistema de automação SIMATIC S7-1200................................................................................................. 6
2.2
Software de programação STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11) ...................................................... 6
3.1
Instâncias e múltiplas instâncias na programação do SIMATIC S7-1200 .................................................. 7
Blocos de dados de instância / instâncias individuais ................................................................................ 7
3.2
Múltiplas instâncias ..................................................................................................................................... 9
3.
4.
5.
6.
7.
Exemplo de tarefa de controlador de prensa com temporizador e DB de instância ................................ 11
Programação da prensa com atraso de tempo com o SIMATIC S7-1200 ............................................... 12
Exemplo de tarefa para o controlador da esteira com contador e múltipla instância ............................... 29
Programação da esteira com o SIMATIC S7-1200 .................................................................................. 30
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1.
Prefácio
O conteúdo do módulo SCE_PT_010-030 constitui a unidade de aprendizado 'Fundamentos da
programação CLP' e representa uma introdução rápida com relação à programação do SIMATIC S7
1200 com o TIA Portal.
Fundamentos da
programação CLP
Módulo 10, módulo 20
Simulação do sistema
SIMIT Módulo 150
Fatores adicionais para
a programação CLP
Módulo 30
Outras linguagens de
programação
Módulo 40
Tecnologia de
segurança
Módulo 80
PROFIBUS
Módulo 60
PROFINET
Módulo 70
Tecnologia de
sensores
Módulo 110
Visualização do
processo (IHM)
Módulo 90
AS-Interface
Módulo 50
Tecnologia de
acionamento
Módulo 100
Meta de aprendizado:
Neste módulo, o leitor deverá aprender a programar um controlador lógico programável (CLP) SIMATIC
S7-1200 com a ferramenta de programação TIA Portal. O módulo fornece os fundamentos e apresenta
as diferentes etapas do procedimento com base em um exemplo detalhado.




Instalação do software e configuração da interface de programação
Esclarecimentos de como é um CLP e como este trabalha
Estrutura e operação do CLP SIMATIC S7-1200
Criação, download e teste de um programa exemplo
Pré-requisitos:
Para um bom entendimento desse módulo, é

necessário conhecimento sobre Windows

Fundamentos da programação de CLP's com o TIA Portal
(por exemplo, módulo 010-010 - Programação 'startup' do SIMATIC S7-1200 com o TIA Portal
V11)

Blocos para o SIMATIC S7-1200
(por exemplo, módulo 010-020 – Tipos de bloco no SIMATIC S7-1200 )
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Hardware e software necessários
1
PC Pentium 4 com 1.7 GHz, 1 GB de RAM (XP) ou 2 GB de RAM (Vista), espaço livre em disco de
aprox. 2 GB
Sistema operacional Windows XP Professional SP3 / Windows 7 Professional / Windows 7
Enterprise / Windows 7 Ultimate / Windows 2003 Server R2 / Windows Server 2008 Premium SP1,
Business SP1, Ultimate SP1
2
Software STEP 7 Professional V11 SP1 (TIA Portal V11)
3
Conexão Ethernet entre o PC e o CLP 315F-2 PN/DP
4
CLP SIMATIC S7-1200, p.ex., CPU 1214C.
As entradas deverão ser executadas em um painel de controle.
2 STEP 7 Professional
V11 (TIA Portal)
1 PC
3 Conexão Ethernet
4 S7-1200 com
CPU 1214C
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2.
Notas sobre a programação do SIMATIC S7-1200
2.1
Sistema de automação SIMATIC S7-1200
O sistema de automação SIMATIC S7-1200 é um sistema de microcontrolador modular para as faixas
de baixa e média potência.
Existe uma ampla gama de módulos para a adaptação ideal em diferentes tarefas de automação.
O controlador S7 é composto de uma fonte de alimentação, uma CPU e módulos de entrada e de saída
para os sinais digitais e analógicos.
Eventualmente, também são aplicados módulos funcionais e de comunicação para tarefas específicas,
como por exemplo, o controle do motor de passo.
O controlador lógico programável (CLP) monitora e controla uma máquina ou um processo por meio do
software S7. No software S7, os módulos de Input/Output (I/O) são consultados através de endereços
de entrada (%I) e endereçados através de endereços de saída (%Q).
O sistema é programado com o software STEP 7.
2.2
Software de programação STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11)
O software STEP 7 Professional V11 (TIA Portal V11) é a ferramenta de programação para os sistemas
de automação
-
SIMATIC S7-1200
-
SIMATIC S7-300
-
SIMATIC S7-400
-
SIMATIC WinAC
Com STEP 7 Professional V11, as seguintes funções podem ser usadas para a automação de um
sistema:
-
configuração e parametrização do hardware
-
estabelecimento da comunicação
-
programação
-
teste, startup e serviço com as funções de operação/diagnóstico
-
documentação
-
criação de telas para os SIMATIC Basic Panels com WinCC Basic integrado.
-
com os pacotes WinCC avançado também é possível criar soluções de visualização para PCs e
outros painéis
Todas as funções são auxiliadas por uma Ajuda detalhada.
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3.
Instâncias e múltiplas instâncias na programação do SIMATIC S7-1200
A chamada de um bloco de função é denominada como instância. A cada chamada de um bloco de
função é atribuído um bloco de dados de instância, que irá servir como memória de dados. Nele
serão armazenados os parâmetros atuais e os dados estáticos do bloco de função.
As variáveis declaradas no bloco de função determinam a estrutura do bloco de dados de instância.
Uso de instâncias individuais e múltiplas instâncias
Os blocos de dados de instância podem ser atribuídos da seguinte forma:

Chamada como instância individual:
- Um bloco de dados de instância próprio por instância de um bloco de função

Chamada como múltipla instância:
- Um bloco de dados de instância para diversas instâncias de um ou mais blocos de função
3.1
Blocos de dados de instância / instâncias individuais
A chamada de um bloco de função ao qual está atribuído um bloco de dados de instância próprio é
denominada como instância individual.
Se o bloco de função tiver sido criado conforme as regras para blocos padrão (consulte o módulo 010020), este também poderá ser chamado diversas vezes.
No entanto, para cada chamada como instância individual, será necessário atribuir um bloco de dados
de instância diferente.
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Exemplo de instâncias individuais:
A figura abaixo mostra o controlador de dois motores com um bloco de função FB10 e dois diferentes
blocos de dados:
Os diferentes dados dos motores individuais, por exemplo, rotação, tempo até atingir a rotação nominal,
tempo total de operação, são armazenados em diferentes blocos de dados de instância, DB10 e DB11.
OB1
Chamada de
FC1
FC1
Chamada de
FB10 com DB10
de instância
Ao controlador do
motor1
Chamada de
FB10 com DB11
de instância
Ao controlador do
motor2
FB10
Bloco padrão
com o programa
do motor
FB10
Bloco padrão
com o programa
do motor
DB10
DB de instância
para a primeira
chamada com
dados do motor1
DB11
DB de instância
para a segunda
chamada com
dados do motor2
Nota:
Alguns comandos, tais como tempos e contadores, comportam-se como blocos de função. Se forem
chamados, eles também representarão instâncias e irão necessitar de um espaço de memória
atribuído, por exemplo, na forma de um bloco de dados de instância.
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3.2
Múltiplas instâncias
Possivelmente, devido ao espaço de memória da CPU utilizada, você deseja ou só pode fazer uso de
uma quantidade limitada de blocos de dados para os dados de instância.
Se em um bloco de função de seu programa de usuário já forem chamados outros blocos de função,
tempos, contadores etc. já existentes, será possível chamar estes outros blocos de função sem DBs de
instância próprios (isto é, adicionais).
Simplesmente selecione 'Multi instance' nas opções de chamada:
Notas:
As múltiplas instâncias oferecem a possibilidade do bloco de função chamado armazenar os seus
dados no bloco de dados de instância do bloco de função que realiza a chamada.
Para tal, o bloco que realizada a chamada deve ser sempre um bloco de função.
Com isto é obtida uma concentração dos dados de instância em um bloco de dados de instância, isto é,
é possível aproveitar melhor a quantidade de DBs disponíveis.
Isto sempre deve ocorrer quando o bloco que realiza a chamada deve permanecer novamente aplicável
como bloco padrão.
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Exemplo de múltiplas instâncias:
A figura a seguir mostra a chamada de um contador do tipo CTUD (contadores incremental e
decremental) que é chamado duas vezes.
Os diferentes dados para ambos os contadores são armazenados como diferentes múltiplas
instâncias no bloco de dados de instância DB1 do bloco de função FB1 que realiza a chamada.
OB1
Chamada de
FB1 com DB1
de instância
Chamada
#Contador1 como
múltipla instância
Chamada
#Contador2 como
múltipla instância
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DB1
FB1
DB de instância
para FB1
Aqui são
disponibilizados,
como variáveis
estáticas (STAT),
as memórias para
o contador1 e
contador2 como
múltipla instância.
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Contador1
Do tipo CTUD
Contador2
Do tipo CTUD
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4.
Exemplo de tarefa de controlador de prensa com temporizador e DB de
instância
Nosso programa deverá ser expandido com um temporizados para o controle de prensa do módulo
010-010.
A tarefa a ser realizada é a seguinte:
Uma prensa com equipamento de proteção só deve ser ativada por meio de um botão INICIAR S3
quando a grade de proteção estiver fechada. Este estado é monitorado por meio de um sensor de
grade de proteção fechada B1.
Em caso afirmativo, a válvula de 5/2 vias M0 para o cilindro da prensa é energizada para que uma
forma de plástico possa ser estampada.
Esta prensa deverá subir novamente quando o botão de PARADA DE EMERGÊNCIA (NF) for acionado
ou o sensor da grade de proteção B1 não mais responder.
Quando o sensor de cilindro estendido B2 responder, a prensa deverá subir novamente só após um
tempo de compressão de 5 segundos.
Um DB de instância deverá ser usado como memória para o tempo.
Lista de atribuição:
Endereço
Símbolo
%I 0.1
%I 0.3
%I 0.4
%I 0.5
%Q 0.0
EMERGENCY OFF
S3
B1
B2
M0
Comentário
Botão de PARADA DE EMERGÊNCIA NF
Botão iniciar S3 NA
Sensor de grade de proteção fechada NA
Sensor de cilindro estendido NA
Cilindro A estendido
EMERGENCY OFF
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5.
Programação da prensa com atraso de tempo com o SIMATIC S7-1200
O gerenciamento do projeto e a programação realizam-se com o software 'Totally Integrated
Automation Portal'.
Aqui, em uma interface única, são criados, parametrizados e programados os componentes da solução
de automação, tais como controle, visualização e rede.
Ferramentas online estão disponíveis para o diagnóstico de erros.
Nos passos a seguir, um projeto para o SIMATIC S7-1200 é aberto, salvo com um nome diferente e
adaptado conforme os novos requisitos:
1.
A ferramenta central é o 'Totally Integrated Automation Portal', que é chamada aqui por meio de
um clique duplo. ( Totally Integrated Automation Portal V11)
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2.
O "startup" do projeto do módulo 010-010 é aberto na visualização do projeto como modelo para
o programa. ( Open an existing project  startup  Open)
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3.
Então, são sugeridos os 'First steps' para a criação do projeto. Queremos 'Open the project
view'. ( Open the project view)
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4.
O projeto deve, primeiramente, ser salvo com outro nome.
( Project  Save as)
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5.
'Save' o projeto com o nome 'press_timer'. ( press_timer  Save)
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6.
Para executar as alterações, o bloco 'program press [FC1]' é aberto com um clique duplo.
( program press [FC1])
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7. Então, é possível dar início à alteração do programa.
Para a criação da nossa solução com o atraso necessitamos um atraso de ligação 'TON'. Este
poderá ser encontrado em 'Basic instructions' na pasta 'Timer operations'. Posicionando o
mouse sobre um objeto, como por exemplo, o tempo TON, serão exibidas informações detalhadas
sobre este objeto.
( Basic instructions  Timer opeations  TON)
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8.
Marcando-se um objeto e, em seguida, pressionando a tecla 'F1' no PC, a ajuda online referente a
este objeto será exibida em uma janela à direita. ( F1)
Nota:
Neste local da ajuda online, o usuário pode se informar sobre todas as funções de tempo.
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9.
Arraste o tempo 'TON' com o mouse para o primeiro contato da função de DISJUNÇÃO depois da
variável '#cylinder_extended'. ( TON  #cylinder_extended)
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10. Para a função de tempo é necessária uma memória que só poderá ser disponibilizada por meio da
criação de um novo bloco de dados de instância na forma de 'Single instance'. ( OK)
Nota:
Uma múltipla instância só pode ser usada na programação dentro de um bloco de função. Isto é
mostrado no exemplo a seguir para o contador IEC.
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11. Conecte o atraso de ligação 'TON' com a especificação de tempo 't#5s' para 5 segundos. O
projeto é salvo por meio de um clique com o mouse em
( t#5s 
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Programa no diagrama de blocos funcionais (FBD)
Programa no diagrama ladder (LD)
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12. Para carregar o seu programa completo na CPU, primeiro selecione a pasta 'controller_press' e
clique, em seguida, no símbolo
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Download to device. ( controller_press 
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13. Se a CPU estiver no estado 'RUN', será perguntado se esta deve ser colocada no estado 'STOP'.
Confirme com 'OK'. ( OK)
14. Caso a interface PG/PC ainda não tiver sido definida, aparecerá uma janela onde isto poderá ser
realizado. ( PG/PC interface for loading  Load)
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15. Confirme novamente com 'Load'. Durante o carregamento, o status é exibido em uma janela.
( Load)
16. O carregamento bem-sucedido será exibido em uma janela. Clique, então, com o mouse em
'Finish'. ( Finish)
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17. Inicie a CPU com um clique do mouse sobre o símbolo
. (
)
18. Confirme a pergunta se você deseja realmente iniciar a CPU com 'OK'. ( OK)
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19. Com um clique do mouse sobre o símbolo
"Monitoring on/off", é possível observar o estado do
tempo e também o tempo decorrido durante o teste do programa. (
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6.
Exemplo de tarefa para o controlador da esteira com contador e múltipla
instância
Quando forem criados blocos que devam funcionar quase como "Black-Box" em diversos programas,
estes deverão ser programados com o uso de variáveis. Aqui vale a regra de que nestes blocos não
podem ser usadas entradas/saída de endereçamento absoluto, marcadores etc. Dentro do bloco são
aplicadas somente variáveis e constantes.
Se a partir de um bloco multiplamente usado forem chamados blocos de função subordinados, ou seja,
tempos ou contadores, não pode ser atribuído ao bloco multiplamente usado um bloco de dados
próprio.
O espaço de memória necessário é disponibilizado dentro do DB de instância, que está atribuído ao
bloco de função de realiza a chamada, na forma de múltipla instância.
No exemplo a seguir, o bloco de função, que já contém um controle de esteira dependente do modo de
operação, é ampliados por um contador de garrafas.
Por meio da esteira deverão ser transportadas sempre 20 garrafas por caixa. Quando a caixa estiver
cheia, a esteira é parada e a caixa deve ser trocada.
Com o botão 'S1' deve ser selecionado o modo de operação 'Manual' e com o botão 'S2' deve ser
selecionado o modo de operação 'Automático'.
No modo de operação 'Manual', o motor permanece ligado enquanto o botão 'S3' estiver acionado,
sendo que o botão 'S4' não pode se encontrar acionado.
No modo de operação 'Automático', o motor da esteira deve ser ligado com o botão 'S3' e desligado
com o botão 'S4' (contato normalmente fechado).
Além disto, existe um sensor 'B0' que conta as garrafas na caixa. Quando forem contadas 20 garrafas,
a esteira é parada.
Após a nova caixa ser colocada, esta deverá ser confirmada com o botão 'S5'.
Lista de atribuição:
Endereço
%I 0.0
%I 0.1
%I 0.2
%I 0.3
%I 0.6
%I 0.7
%Q 0.2
Símbolo
S1
S2
S3
S4
S5
B0
M1
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Comentário
Botão de modo de operação manual S1 NA
Botão de modo de operação automático S2 NA
Botão liga S3 NA
Botão desliga S4 NF
Botão S5 NA executar reset do contador / nova caixa
Sensor B0 NA contador de garrafas
Motor da esteira M1
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7.
Programação da esteira com o SIMATIC S7-1200
O gerenciamento do projeto e a programação realizam-se com o software 'Totally Integrated
Automation Portal'.
Aqui, em uma interface única, são criados, parametrizados e programados os componentes da solução
de automação, tais como controle, visualização e rede.
Ferramentas online estão disponíveis para o diagnóstico de erros.
Nos passos a seguir, um projeto para o SIMATIC S7-1200 é aberto, salvo com um nome diferente e
adaptado conforme os novos requisitos:
1.
A ferramenta central é o 'Totally Integrated Automation Portal', que é chamada aqui por meio de
um clique duplo. ( Totally Integrated Automation Portal V10)
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2.
O projeto "FB_conveyor" do módulo 010-020 é aberto na visualização do projeto como modelo
para o programa. ( Open an existing project  FB_conveyor  Open)
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3.
Então, são sugeridos os 'First steps' para a criação do projeto. Queremos 'Open the project
view'. ( Open the project view)
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4.
O projeto deve, primeiramente, ser salvo com outro nome.
( Project  Save as)
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5.
'Salve' o projeto com o nome 'FB_conveyor_counter'.
( FB_conveyor_counter  Save)
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6.
Para criar novas variáveis locais, clique duas vezes sobre 'PLC tags' para abrir
'controller_conveyor' em 'PLC tags'. ( controller_conveyor  PLC tags  PLC tags )
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7.
Altere a tabela de variáveis conforme o modelo.
Crie as duas variáveis globais 'B0' e 'S5'.
( B0 / Bool / %I0.7 / sensor bottle-counter  S5 / Bool / %I0.6 / reset counter / new box)
8.
Para executar as alterações no programa, o bloco 'conveyor [FB1]' é aberto com um clique duplo.
( conveyor [FB1] )
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9.
Primeiro adicione 2 linhas na interface para as variáveis de entrada.
( Interface  Input  Add row)
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10. Na declaração das variáveis locais são, então, adicionadas as seguintes variáveis de entrada.
Input:
sensor_bottle
reset_counter
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Aqui o sensor do contador de garrafas é consultado
Aqui é lido o sinal para executar o reset do contador
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11. Então, é possível dar início à alteração do programa.
Na criação de nossa solução com um contador, necessitamos de um contador decremental 'CTD'.
Este poderá ser encontrado em 'Basic instructions' na pasta 'Counter operations'.
Posicionando o mouse sobre um objeto, como por exemplo, o contador CTD, serão exibidas
informações detalhadas sobre este objeto.
( Basic instructions  Counter operations  CTD)
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12. Marcando-se um objeto e, em seguida, pressionando a tecla 'F1' no PC, a ajuda online referente a
este objeto será exibida em uma janela à direita. ( F1)
Nota:
Neste local da ajuda online, o usuário pode se informar sobre todos os contadores.
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13. Insira primeiro uma CONJUNÇÃO entre DISJUNÇÃO e instrução e depois arraste o contador
'CTD' com o mouse para o segundo contato e a função de CONJUNÇÃO. ( &  CTD )
14. É necessária uma memória para a função do contador. Aqui ela é disponibilizada dentro do bloco
de dados de instância do bloco de função na forma de 'Multi instance' sem a criação de um novo
bloco de dados de instância. ( Multi instance  OK)
Nota:
Uma múltipla instância só pode ser usada na programação dentro de um bloco de função.
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15. Conecte o contador decremental 'CTD' com a especificação de valor 'PV' para as 20 garrafas e
conecte a entrada 'CD' com '#sensor_bottle' e a entrada 'LD' com '#reset_counter'. Negue,
então, o segundo contato e a função de CONJUNÇÃO.
O projeto é salvo por meio de um clique com o mouse em
( 20  #sensor_bottle  #reset_counter 

.
)
Nota:
Um contador decremental é mais adequado para a contagem de quantidades predefinidas, uma vez
que para continuar a ligação, pode-se simplesmente usar a saída binária 'Q'. Caso contrário, será
necessário programar um comparador.
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Programa no diagrama de blocos funcionais (FBD)
Programa no diagrama ladder (LD)
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16.
Abra o bloco 'Main[OB1]' para atualizar a chamada do bloco 'conveyor [FB1]'. ( Main[OB1] )
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17.
No bloco 'Main[OB1]', clique com o botão direito do mouse sobre "conveyor" e, depois, sobre
'Update block call'. ( Main[OB1]  Update block call)
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18. Selecione 'New interface' e confirme com 'OK'. ( New interface  OK)
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19. Conecte ainda as duas novas variáveis de entrada com as variáveis CLP "B0" e "S5" aqui exibidas.
O projeto é salvo por meio de um clique com o mouse em
( "B0"  "S5" 
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.
)
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Programa no diagrama de blocos funcionais (FBD)
Programa no diagrama ladder (LD)
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20. Para carregar o seu programa completo na CPU, primeiro selecione a pasta
'controller_conveyor' e clique, em seguida, no símbolo
( controller_conveyor 
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Download to device.
)
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21. Ajustar a interface
22. Confirme novamente com 'Load'. Durante o carregamento, o status é exibido em uma janela.
( Load)
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23. O carregamento bem-sucedido será exibido em uma janela. Clique, então, com o mouse em
'Finish'. ( Finish)
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24. Inicie a CPU com um clique do mouse sobre o símbolo
. (
)
25. Confirme a pergunta se você deseja realmente iniciar a CPU com 'OK'. ( OK)
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26. Com um clique do mouse sobre o símbolo
contador durante o teste do programa. (
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"Monitoring on/off", é possível observar o estado do
)
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27. Com um clique do mouse sobre o símbolo
dados aberto durante o teste do programa. (
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"Monitoring on/off", é possível observar o bloco de
)
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