Tendências em Programação para Controladores Industriais

Fabio Piuma

Gerente de Produtos Novus Produtos Eletrônicos fabio.piuma@novus.com.br

Controle em Saneamento

Estação de Tratamento de Água

• Controle da dosagem de produtos químicos

• Lavagem dos filtros

• Controle de vazão de água bruta

Como era antes o controle na indústriaLógica de controle com relés

1997

Modicon vendida para

Schneider Electronics

1975

Modicon

lança

284/384

História dos PLCs ~50 anos

Atualidade

1968

Invenção do PLC

Modicon lança 084

1977

Modicon vendida para Gould

Electronics

1979

Modbus protocol

Communication

1982

Manufacturing

Automation Protocol

(MAP)

1992

Profibus e

Ethernet

1993

DeviceNet

Profibus DP

1972

Modicon lança

184

1985

AllenBradley vendida para

Rockwell Automation

1986

Allen Bradley

lança PLC5

Allen Bradley lança

PLC2

1981

Allen Bradley

lança PLC3

1970 1980 1990 2000 2010 2020

1991

Allen Bradley

lança SLC500

1984

Modicon

lança 984

Laço PID

Allen Bradley lança

ControlLogix

1979

Siemens lança

Simatic S5

Feira Hannover

1975

Siemens lança

Simatic S3

2004

Allen Bradley lança

CompactLogix

2001

ProfiNet

2009

Siemens lança S7-

1200

2010

Allen Bradley lança

ControlLogix L70

2016

Allen Bradley lança

ControlLogix L80

1992

IEC 61131-3

1997

Siemens lança

Simatic PCS7

1994

Siemens lança

Simatic S7

Timeline dos PLCsPLCs Modicon

Modicon 184

Modicon 084

Schneider Modicon M340Schneider Modicon M241

Programador PortátilUnity Pro

Gould Modicon

984

Timeline dos PLCsPLCs Allen Bradley - Rockwell

A-B ControlLogix

Fonte: https://theautomization.com

PLC3

PLC2

6200

Programador

Portátil

RSLogix

Timeline dos PLCsPLCs Siemens AG

Fonte: https://theautomization.com

Programador PLC5

Siemens S3

Siemens S5

Siemens S7-1500

Siemens S7

Siemens Simatic PCS7

Siemens S7-1200

Evolução das Gerações de PLC

• Programação em Assembly

• Exigia conhecimento do hardware1ª Geração

• Programação em linguagem de nível médio

• Terminais de programação ou maletas para gravar a EPROM do PLC

• PLC com entrada de programação

• Permitia conexão a teclados ou programadores portáteis

• PLC com entrada para comunicação serial

• Programação e teste do programa com PC

2ª Geração

3ª Geração

4ª Geração

• PLC com padrão de protocolos de comunicação

• Interface com outros dispositivos e sistemas SCADA5ª Geração

Linguagens de Programação

IEC 61131-3Padronização das linguagens de programação de PLCs

Fonte: https://www.motioncontroltips.com

• Instruction List (IL)

• Structured Text (ST)

• Ladder Diagrams (LD)

• Functional Block Diagram (FBD)

• Sequential function Chart (SFC)

Players e Tecnologias Atuais

Fonte: https://theautomization.com

Mercado de PLC no Brasil

• 1992 : abertura do mercado brasileiro

• Década de 1990: Japão emerge como 2ª potência econômica. PLCs dos

tigres asiáticos começam a entrar no Brasil

• Década de 2000: PLCs compactos asiáticos começam a tomar mercado

dos controladores PID

• Década de 2010: China emerge como 2ª potência econômica. PLCs

compactos com IHM começar a se disseminar no Brasil

Redes Industriais

Armazenamento dos Dados - SCADASCADA

Fonte: https://etra.si

Integração com Sistemas de Gestão

Fonte: https://www.solids.de

Integração com Sistemas de Gestão

Fonte: https://www.sciencedirect.com

Gateways

Dados

“on

premises”

Comunicação entre camadas - Gateways

Linguagens de Alto NívelLinguagem que permite escrever código que independe da plataforma de

hardware

Fácil de ler, escrever e realizar manutenção – linguagem natural

Linguagem para Web (Internet x Intranet)

Server-side

Back-end Front-end

Uso Massivo da Ethernet na Indústria

• Comunicação rápida, confiável e flexível -> tempo real, diferentes tipos de dados

• Banda larga -> grandes pacotes de dados entre dispositivos

• Empilhamento de camadas de protocolo -> tunelamento dos protocolos

Previsão de esgotamento de endereços IPv4

Fonte: http://ipv6.br/

Protocolos Ethernet em Redes Industriais

Convergência IT e OTTecnologia da Informação e Tecnologia da Operação

Indústria 4.0

Fonte: https://www.automationworld.com

Pirâmide -> Pilar

Protocolos da Indústria 4.0

• Ampla Conectividade (Dispositivos e Sistemas)

• Fog ou Edge Computing

• BigData

• Analytics

• Machine Learning

Comportamento do Processo em Tempo Real

Gestão Preventiva e Preditiva

Internet das Coisas

• Necessidade de Integração M2M

• Rede de Sensores Wireless usando protocolos baseados em IP

• Sensores inteligentes

• Topologia Publisher/Subscriber

• Escalabilidade – arquitetura não precisa ser conhecida

• Interoperabilidade na pirâmide da automação industrial

• Dados em Nuvem

Características:

IIoTIndustrial Internet of Things

• MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

• CoAP (Constrained Application Protocol)

• AMQP (Advanced Message Queuing Protocol)

• Websocket

• XMPP (Extensible Messaging and Presence Protocol)

• DDS (Data Distribution Service)

Protocolos da dados para IoTTecnologias de Enlace

IIoTIndustrial Internet of Things

• Dados “On Premises” x “Cloud” (SaaS)

• Cultura das empresas

• Políticas de TI e Segurança de Dados

• Comunicação Criptografada

Dados do Processo

Banco de Dados do ProcessoDesafios de Telemetria

SCADA

MES (Manufacting Execution

System)

ERP

Sistemas Proprietários

Armazenamento em

Nuvem

NOVUS no MundoNOVUS é uma empresa global

Escritórios

NOVUS Automation – Miami

NOVUS Brasil – Porto Alegre

NOVUS Argentina – Buenos Aires

NOVUS França – Lyon

Distribuidores internacionais

Siga-nos

novusautomation

@novusautomation

Novus Automation

Novus Automation

Principais Certificações

Controle e Indicação de Processos

Unidades de Negócio

Sensores, Condicionadores e Transmissores

Aquisição e Comunicação de Dados

Software Interface

Desde 1983

De Olho no Mundo

• 1983: Fundação da NOVUS

• 1993: 1ª participação na Feira de Hannover

• 2019: 20ª participação na Feira de Hannover

Hannover 2005 Hannover 2009 Hannover 2012 Hannover 2018Hannover 1996

Histórico dos Controladores NOVUS

uCPMCTCTL CP4L

N1100 N2000N1020

N480

N3000N1200

N2020

N1040

N1030

XLe

XL4

XL6

N1000

Módulos de I/O e Gateways da NOVUS

DigiGate ProfibusDigiRail VA

DigiRail 2A DigiRail 2R DigiRail 4C

AirGate Modbus

FieldLogger

DigiRail Connect

(Indústria 4.0 e IoT)

Advento do Mundo Maker• Software Livre

• Conhecimento e recursos compartilhado

• “Power to the People” – movimento Maker

• Cultura DIY (Do it yourself)

• Mais de 150 feiras Makers no mundo desde 2006

• “Hardware Livre”

Placas CPU emergentes para IoTSOM – System on Module para Hobistas e Makers

Arduino Uno Raspberry Pi 3Raspberry Pi 2

Raspberry PiArduino Mega

BeagleBone CubieBoard

NodeMCU

Banana Pi

Disseminação dos SOMRobótica no Jardim e nas Escolas Projetos e Trabalhos de Conclusão nas Universidades

Força do Arduino

• Grande comunidade de hobbystas e makers

• Bibliotecas prontas e testadas (GitHub)

• Ambiente de programação (IDE) fácil de usar

• Extenso número de processadores compatíveis

• Fácil adoção (escolas, universidades, makers, etc)

Ameaça?

Arduino na Indústria

Fonte: https://www.paulfurley.com https://www.instructables.com

DigiRail NXprog

• Módulo de I/O programável

• Mix I/O ou Multi I/O (EA, ED, AS, SD)

• RS485 (Modbus RTU)

• Ethernet (Modbus TCP)

• Programação IDE Arduino

• Robusto para uso industrial - CE

• Futuros protocolos da Indústria 4.0 e IoT

• Futura programação em IEC 61131-3

Linguagens de Programação para Arduino

• C / C++

• Java

• Phyton

• IEC 61131-3 (openPLC)

Programação em Alto Nível

Algoritmos complexos

• Recursividade

• Cálculos Estatísticos

• Lógicas PID / Fuzzy

• Implementação de Máquina de Estados

Futuro?

• Linguagens de alto nível (PLCs, I/Os, Controladores de Processo)

• Conectividade TCP/IP

• Protocolo padronizado

Novidades?

A NOVUS está atenta às tendências e

trabalhando forte para disponibilizar produtos

no estado da arte para a Indústria 4.0 e IIoT

Referências Bibliográficas

https://www.automationmag.com

http://info.eecoonline.com

http://www.plcdev.com

https://theautomization.com

https://www.classicautomation.com

http://www.controlengeurope.com

https://www.cnsiemensplc.com

http://automationprimer.com

https://pt.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_program%C3%A1vel

https://www.webopedia.com

https://www.avalan.com

http://www.ethercat.org

https://medium.com

https://www.bbvaopenmind.com

Perguntas

Fabio Piuma (fabio.piuma@novus.com.br)

V Simpósio ISA São Paulo

de Automação em Saneamento19 de março de 2019 – São Paulo / SP