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Análise e Desenvolvimento de Sistema de Informação Fabril

1. TransactionIdentifier 4 byte GroupHandle 4 byte a MasterQuality 4 byte E Ea MasterError 4 byte Number of OPCItem objects in the call per OPCItem 4 byte object ClientHandle a ie ies 4 byte E aa Value 6 byte 4 byte value 2 byte type information Quality 2 byte E a o 8 byte 4 byte Error All together l l 480 200 byte for 20 000 OPCltem objects TimeStamp Figura 6 4 Quantidade de dados de uma transmiss o entre o servidor e o cliente Outros estudos realizados comparando DCOM com XML demonstraram que A utiliza o de servidores OPC XML DA utilizam XML para realizarem a troca de informa o em vez de DCOM pode ser utilizado em diferentes plataformas s o bastante mais lentos que os servidores OPC DCOM DA logo n o devem ser utilizados em aplica es que necessitem de um elevado desempenho Em termos de compara o num teste onde eram lidos 1000 itens o m nimo update rate do servidor OPC DCOM DA e aproximadamente 6 5 vezes mais r pido que o servidor OPC XML DA A utiliza o das platafomas Linux ou Windows n o apresenta vantagens em termos de desempenho A plataforma Linux mais r pida 3 5 As diferen as entre utilizarmos um acesso via Internet ou Intranet situa se nos 30 a pender naturalmente para o lado da Intranet Estes dados demonstram que tamb m uma solu o o desenvolvimento de aplica es que troquem dados
2. Cota da altura da pe a diferente da cota programada na receita Verificar pe a ou corrigir valor da receita FALHA DE PRESS O DE AR Press o de alimenta o de ar esta abaixo da press o programada Corrigir a press o de ar PORTAS ABERTAS Portas traseiras abertas Fechar as portas FALTA REFERENCIAR MESA SMC Mesa da SMC n o esta referenciada Pressionar no Bot o de RESET 2 Segundos FALTA REFERENCIAR SERVO MOTOR Motor n o esta referenciado Pressionar no Bot o de RESET 2 Segundos 100 101 Anexo C C Resultados do Estudo de Performance Realizado pela OPC Foudation Os resultados do estudo foram os seguintes 1 Minimo Update Rate dependendo do numero de grupos cliente e servidor no mesmo PC carga de 5 Groups 700 Groups Groups 600 Group Average Update Rate Group ms SERS oO 5 N N X N 0 e e e re e e e e e e e Number of Items Figura C 1 M nimo Update Rate dependendo do numero de grupos COM 102 2 Minimo Update Rate dependendo do numero de grupos cliente e servidor em PCs separados carga de 5 DCOH 100 Groups DCON 50 Groups DCOM 10 Groups DCOH 1 Group T 2 E o o w ao 2 pro o 4 o Figura C 2 M nimo Update Rate dependendo do numero de grupos DCOM 3 Compara o do m nimo Update Rate dependendo do numero de grupos para o servi
3. E E P EI Figura 7 13 Algoritmo geral do modulo de aquisi o de dados 84 85 Na figura seguinte est um excerto da tabela MaqCompPortas onde podem ser visualizados registos que foram introduzidos pelo m dulo durante o funcionamento da m quina de comprovar portas Os campos est o explicados no sub cap tulo 7 4 EE MagCompPortas Tabela DER CodActual DadosErros DSegundos TempoCompleto CodAnterior 14 07 2008 0 09 14 07 2008 16 10 09 14 07 2008 14 07 2008 14 07 2008 14 07 2008 14 07 2008 14 07 2008 1 14 07 2008 14 07 2008 14 07 2008 16 10 44 07 INNO 1 40 97 D Do mD G DDD a 2 ojojojojojojojojojojo 20 0 e Nnw Be ee a i Dia Dias Dins Dins Diass Dias Fins Dias Dias Dias 1 4 1 3 4 3 4 3 4 3 4 E 4 Registo 14 T 1 gt JIJ de 40 Figura 7 14 Imagem da tabela MagCompPortas preenchida num teste na m quina Para se chegar a vers o definitiva foram surgindo problemas que obrigaram a modifica es seguidamente v o ser apresentadas as principais Foram corrigidos aspectos no arranque carregamento do programa uma vez que se verificava que o facto de a m quina j estar a trabalhar iria provocar em determinadas situa es a perda de buffers que estavam prontos a ser transferidos Outro aspecto que surgiu durante os testes foi por exemplo uma quebra na linha ou o simples desligar do cabo de rede Estas situa es levaram a q
4. Imagem da tabela MaqCompPortas preenchida num teste na maquina 85 Figura 7 15 Ambiente gr fico com possibilidade de seleccionar serv em Mag Remota 86 Figura 7 16 Interface onde se pode utilizar a ferramenta do Browser 87 Figura A 1 Vis o geral da linha de montagem onde foram realizados os trabalhos 93 Figura A 2 Layout da f brica vnes ae siete Ae ee eee 94 Figura A 3 Certifica es ann ai a eee eheet jess des wes ET a ee 95 Figura A 4 Pr mio Ford Motors Quality Supplier Award em 1995 eessen 95 Figura A 5 Pr mio GM Supplier of the year 1998 0 ee a 95 Figura A 6 Premio Melhores Empresas para Trabalhar em Portugal 96 Figura C 1 M nimo Update Rate dependendo do numero de grupos COM 101 Figura C 2 Minimo Update Rate dependendo do numero de grupos DCOM 102 Figura C 3 Compara o do m nimo Update Rate dependendo do numero de grupos 102 Figura C 4 Minimo Up Rate dependendo de diferentes tx de varia o dos itens Com 103 Figura C 5 M nimo Up Rate dependendo de diferentes tx de varia o dos itens Dcom 103 Figura C 6 Comp do m nimo Up Rate dependendo de difer tx de varia o dos itens 104 Figura C 7 M nimo Update Rate dependendo da velocidade do processador 104 xvi Lista de Tabelas Tabela 6 1 Conclus o dos res
5. Interface do Cliente DCOM O teste realizado aplica o cumpriu as fun es desejadas surgiram alguns problemas na fase de instala o e registo do servidor mas foram ultrapassadas recorrendo as ferramentas que o VB6 tem para esta situa o Quest es de desempenho n o se p em uma vez que o DCOM uma ferramenta por excel ncia para aplica es do g nero e portanto capaz de garantir a troca de informa o com rapidez e qualidade 4 3 Resultados e Conclus es Os testes realizados com o cliente e servidor desenvolvidos permitem demonstrar que a solu o encontrada baseada em componentes objectos DCOM a aplicar s m quinas que s o controladas por IPCs cumpre de forma satisfat ria o objectivo da recolha dos dados A maior dificuldade no desenvolvimento desta aplica o aparece na configura o e registo dos componentes nas respectivas m quinas Esta dificuldade j caracter stica da tecnologia DCOM foi ultrapassada com uma metodologia r gida de trabalho no entanto no caso do VB6 pode se utilizar uma t cnica que desenvolve este trabalho de uma maneira semi autom tica trata se pois de criar um Package para o cliente e servidor O VB6 ao criar um Package vai mecanizar o processo e cria automaticamente todos os ficheiros que s o necess rios ao registo dos componentes cria tamb m um execut vel que ser o respons vel pela instala o e registo dos respectivos componentes Depois apenas correr o execut vel nas
6. Pode se afirmar com garantia que este sistema desenvolvido tem capacidade para recolher e registar os eventos relevantes do conjunto de m quinas de uma linha de montagem da HUF ou de uma linha de produ o com m quinas que utilizem tecnologias de controlo m quinas controladas por PLCs e IPCs id nticas s estudadas neste projecto 88 88 89 Capitulo 8 Conclus es e Trabalho Futuro No final de cada cap tulo foram sendo apresentadas as conclus es parciais relativas ao tema a tratado Aqui trata se de avaliar a satisfa o global dos objectivos e apresentar as perspectivas de futuros desenvolvimentos Ser o no entanto tamb m revisitados os aspectos mais relevantes do trabalho desenvolvido O objectivo inicial de an lise e desenvolvimento de um sistema de informa o orientado para os processos fabris capaz de i recolher automaticamente dados provenientes de um conjunto heterog neo de m quinas e equipamentos de fabrico e ii calcular e apresentar indicadores de desempenho relativos efici ncia dos equipamentos da linha de montagem com o decorrer do projecto centraram se progressivamente no estudo de solu es para a quest o da chave da recolha e comunica o de dados provenientes de um conjunto heterog neo de equipamentos de fabrico Neste sentido come ou por ser realizada uma an lise ao grupo de m quinas que apresentava diferentes tecnologias de comunica o e posteriormente desenvolvido o sist
7. FEUP 2005 Pau06 Portugal Paulo OPC DA Tecnologias de Automa o 2006 07 FEUP 2006 106 Kir08a H Kirrmann EPFL ABB Research Center Baden Switzerland OLE for process Control OPC Common elements disponivel em http lamspeople epfl ch kirrmann Slides AI_431_OPC_Common ppt Acesso em Maio de 2008 Kir08b H Kirrmann EPFL ABB Research Center Baden Switzerland OLE for process Control OPC Data Access Specification http lamspeople epfl ch kirrmann Slides AI 432 OPCDA ppt Acesso em Maio de 2008 Adr08 Pedroso Puda Adriano Padroniza o da Comunica o atrav s do Tecnologia OPC ISA Sociedade de Instrumenta o Sistemas e Automa o dispon vel em http www isar org br artigos Padronizacao da Comunicacao atraves da Tecnologia OPC pdf acesso em Maio de 2008 Jos06 Ant nio Faria Jos Programa o de Sistemas de Bases de Dados FEUP DEEC 2006 Huf07 Universo da Empresa Informa o Institucional Huf Portuguesa Fevereiro de 2008 Mig09 Monteiro Miguel Pimenta Algumas notas Sobre COM e DCOM Tecnologias de Distribui o e Integra o 2007 08 FEUP 2009 Com09 What is COM dispon vel em http www microsoft com com default mspx Acesso em Fevereiro de 2009 Dcn09 DCOM Technical Overview dispon vel em http msdn microsoft com en us library ms809340 aspx Acesso em Fevereiro de 2009 Dcn09b DCOM Architectur
8. e Teste 2 Update rate de 10ms Cria se a conex o base de dados no in cio da execu o do programa mantendo se activa espera de instru es para o registo de dados e Teste 3 Update rate de 10ms Igual ao teste anterior mas adicionado ao servidor OPC quatro vezes mais carga 54 55 Os testes tiveram por objectivo geral avaliar o desempenho do OPC nas variadas situa es em rela o taxa de varia o das vari veis m nimo update rate Os objectivos espec ficos de cada um dos testes s o detalhados de seguida Objectivo do teste 0 avaliar o m nimo update rate quando n o realizamos o acesso base de dados Consistiu numa observa o cuidada da sequ ncia do valor da vari vel O valor que a vari vel vai tomando observando no campo valor no cliente OPC Foi se gradualmente aumentando a taxa de varia o at que a visualiza o da sequ ncia do valor da vari vel fosse cont nua Objectivo do teste 1 permite avaliar o m nimo update rate quando criamos uma conex o BD cada vez que queremos registar um dado Consistiu em registar na base de dados todos os valores das vari veis devolvidos pelo servidor ao cliente em que para cada valor era criado uma conex o a base de dados e posteriormente realizado o registo Objectivo do teste 2 permite avaliar a utiliza o de dois canais de comunica o a influ ncia da capacidade de processamento a varia o do m nimo update Rate quand
9. oo fizo6zomsiazao fis ar fizo6zoosiazodo fis tagbed100 jeo fizoszosia2mo fis Auto Leitura ON f E Escrita Sincrona Figura 5 11 Interface do cliente OPC desenvolvido para teste Descri o do funcionamento A aplica o ao ser iniciada vai automaticamente procurar os servidores OPC activos e permitir que o operador seleccione um servidor assim com adicione o nome e o Update Rate para o grupo de itens que ser o consultados Para iniciar a recolha de dados o operador t m que conhecer os Fully qualified item ID de cada vari vel e digita los nas caixas de texto Item ID Depois de escolhidas estas configura es selecciona se o bot o Conectar quando esta conectado apresenta a palavra Desconectar neste momento a aplica o est pronta para come ar a recolha de dados A aplica o emite uma mensagem de erro se n o for poss vel a conex o ao servidor e coloca a palavra erro no campo valor se n o for poss vel recolher os dados de um dos itens Temos disposi o tr s hip teses para a troca de dados se carregarmos no bot o Auto Leitura ON d se inicio a leituras dos itens por subscri o se carregarmos no bot o Leitura S ncrona e devolvido o valor actual dos cincos Itens e se for seleccionado Escrita S ncrona e alterado o valor dos cinco itens exp cinco vari veis no aut mato com os valores que foram colocados previamente nas caixas de texto Valor 50
10. digo Nessas situa es ser necess rio contactar directamente os respectivos fabricantes para efectuarem as altera es necess rias situa o que 7 n o se apresenta problem tica pois a empresa mant m contacto com todos os fabricantes e integradores No momento de seleccionar as m quinas que seriam objecto do estudo foi tido em considera o que as m quinas escolhidas tinham de pertencer a integradores fabricantes mais representativos na linha e serem dentro do seu grupo de controlo aquelas que menos estariam preparadas para as altera es a realizar Teve se especial aten o para garantir que na linha n o havia m quinas que por qualquer motivo ficassem de fora dos grupos de controlo observados Face ao verificado foram seleccionadas a m quina de Comprovar de Portas PSA e a M quina de Linguetas Seguidamente ser apresentada a an lise de cada um destes equipamentos 2 3 An lise dos Equipamentos de Produ o A an lise dos dois equipamentos seleccionados teve por objectivo conhecer o seu funcionamento a sua constitui o e o seu programa de controlo Estes dados recolhidos s o cruciais para definir o sistema de informa o uma vez que est o na base da sua arquitectura De notar que os elementos aqui apresentados foram recolhidos atrav s de uma observa o directa das m quinas uma vez que os respectivos manuais se limitam a apresentar as m quinas e a descrever as instru es de funcionamento e config
11. e portanto dispon veis para serem recolhidas e tratadas pela aplica o cliente OPC que ser desenvolvida Ainda nesta fase foi tamb m realizado um teste para comprovar que o servidor estava a funcionar que consistia na leitura de zonas de mem ria 6 1 2 Desenvolvimento de um Cliente OPC para Trabalhar com um Servidor OPC DA Neste momento estamos em condi es para iniciar o desenvolvimento de um cliente OPC que interactue com qualquer servidor OPC DA desenvolvido utilizando o interface OPC Automation e utilizando como linguagem de programa o o Visual Basic 6 A aplica o desenvolvida apresenta um interface b sico simples e oferece as seguintes funcionalidades e Procurar os servidores OPC que estejam registados na m quina onde corre a aplica o e Seleccionar entre os servidores instalados e Criar um grupo no servidor e configurar o seu Update Rate e Realizar a conex o em fun o das configura es pretendidas e Activar e desactivar o grupo e Indicar o caminho para aceder aos itens o Fully qualified item ID Item ID 48 49 e Efectuar leituras de 5 itens por subscri o Auto Leitura ON e Efectuar leituras e escritas s ncronas de itens RS OPC Cliente Servidor Escolhido RS OPC Cliente Vers o para Teste OMRON OpenDataServer 1 Nome do Grupo Jorupot maql Update Rate ms 79 lv Grupo Activo desconectar Item ID Valor Time Stamp Qualidade 3000 i206 200913 2010 fis
12. ncrona de cada item independente e Efectua a escrita s ncrona de cada item independente e Detecta a falta ou falha do servidor OPC e Efectua o tratamento de erros ao n vel da conex o e inclus o de itens e carregamento do ficheiro de configura es e Estabelece a conex o base de dados Access e Grava os valores dos itens na base de dados e Itens com nivel de qualidade fraca regista Erro e Efectua o tratamento de erros na conex o base de dados A aplica o foi testada em v rios servidores OPC Omron Keepware Matrikon em todos atingiu por completo os objectivos Tal como no caso anterior os itens utilizados nos testes apresentavam o conte do de zonas de mem ria do aut mato CJ1 CPU12 ETH que eram incrementadas com frequ ncia de 20ms 100ms 200ms 1000ms em Decimal e BCD Seguidamente apresenta se uma Figura onde se pode verificar o registo de valores na tabela Maquina 1 por parte da aplica o Maquina1 Tabela D tga gO 13 37 50 62 75 87 113 125 2 3 4 5 6 ra 8 g D 1 A Ww w w w Nnnn NG 1 1 Registo 14 4 1 gt gt t gt de 955 Figura 5 13 Imagem da Tabelal criada pelo cliente OPC 52 53 6 1 4 Resultados e Conclus es No fim deste sub cap tulo passamos a e Saber configurar um sistema para operar com a tecnologia OPC e Saber desenvolver um cliente OPC capaz de operar em qualquer servidor OPC e registar as suas transac es em bases
13. o foi integralmente atingido por ter sido dada prioridade resolu o do problema da aquisi o de dados No entanto foram j conclu das v rias ac es relativas do m dulo de tratamento de dados como sejam e Foi especificada a estrutura e a sua inclus o na arquitectura do sistema de informa o j desenvolvido e Foram desenvolvidas fun es de acesso a bases de dados e fun es de opera es temporais que s o uma mais valia em futuros desenvolvimentos nomeadamente no desenvolvimento do m dulo e Foram especificados os indicadores de desempenho a calcular bem como a base de dados que vai conter a informa o para o seu c lculo e Foram realizados testes em condi es reais de funcionamento que permitiram adquirir o dom nio das tecnologias utilizadas em especial da tecnologia OPC 90 91 Como comentario final pode afirmar se que os objectivos propostos inicialmente eram ambiciosos e que globalmente o trabalho realizado foi de encontro ao pretendido dele resultando uma s lida base de trabalho para responder a problemas integra o de sistemas Por fim e relativamente a possiveis desenvolvimentos futuros apresentamos algumas vias a explorar que complementam o trabalho j desenvolvido Reunir num s computador central o sistema de informa o orientado ao processo de todas as linhas de montagem Desenvolver a interface com o utilizador do m dulo de tratamento de dados introduzindo o c lculo de ou
14. 6 Conclus o A interfer ncia do acesso a base de dados representava aproximadamente 2 Este resultado foi obtido comparando os resultados do teste0 sem acesso base de dados com os resultados do teste2 com acesso base de dados e permite afirmar que o desempenho do sistema de recolha de registo dos dados n o praticamente influenciado pelo registo dos dados na base de dados 7 Conclus o O servidor da Kepware 2 87 vezes mais r pido que o da Omron Se houver uma grande necessidade de desempenho podemos sempre testar outros servidores para ver qual o melhor que se adapta as necessidades O servidor da Kepware 58 59 permite registar vari reis com um m nimo update rate de 30ms que em compara o com os 250ms do servidor da Omron significativo A aplica o do servidor da Kepware uma boa solu o quando necessitamos de desempenho mas menos robusta por que suscept vel de falhas no decorrer dos testes v rias vezes a base de dados apresentava erros nos registos e noutras situa es no meio do teste parava de registar Estas falhas nunca ocorreram com o servidor da Omron 8 Conclus o N o foi poss vel retirar uma conclus o relativamente ao aumento de carga no servidor uma vez que mesmo quadruplicando a carga os resultados mantinham se iguais Esta situa o motivou novos esfor os para responder a este pergunta 6 3 Estudo de Performance Realizado pela OPC Foundation O teste realizado ante
15. A 3 Certifica es E os in meros pr mios que t m merecido entre os quais se salientam Figura A 4 Pr mio Ford Motors Quality Supplier Award em 1995 Figura A 5 Pr mio GM Supplier of the year 1998 Premio Melhores Empresas para Trabalhar em Portugal que foi recebido 4 vezes e que em 2006 ficou num honroso quarto lugar 96 MELHORES EMPRESAS PARA TRABALHAR PORTUGAL INSTITUTE PORTUGAL 2006 Figura A 6 Premio Melhores Empresas para Trabalhar em Portugal AA Constitui o da Empresa Trabalhando em 3 turnos a Huf conta com diferentes processos produtivos onde se destacam a injec o de zamak e pl stico com modernos equipamentos de alimenta o autom tica de mat ria prima mecaniza o e montagem Em rela o montagem a empresa trabalha em linhas de produ o flex veis que se adaptam s necessidades do mercado formando c lulas de produ o por produto e modelo onde se desenvolvem os princ pios de Lean Production Kanban Melhoria Cont nua e Resolu o de Problemas TPM GAT O conceito de linha que utilizado permite uma melhor rela o entre produtividade qualidade e condi es de trabalho Possui uma manuten o que t m como objectivo o eficiente funcionamento de todos os equipamentos atrav s de Ac es de Manuten o Preventiva Preditiva e Correctiva Com o apoio da engenharia de processos desenvolve m quinas e ferramentas sistemas anti erro sistemas de aut
16. Conten o Delega o e Agrega o 4 1 4 Arquitectura Cliente e Servidor Em COM e DCOM a arquitectura cliente servidor baseada no seguinte principio e O cliente uma aplica o que faz uso de um objecto Dcom recorrendo para isso aos interfaces do objecto e O servidor um componente objecto que implementa as classes DCOM e respectivos interfaces Podemos encontrar tr s tipos de servidores 1 In process DLL cliente e servidor no mesmo processo ii Local Object Proxy EXE cliente acede ao servidor em processos diferentes mas na mesma m quina iii Remote Object Proxy EXE cliente pode aceder ao servidor em m quinas diferentes DCE RPC gt DCOM 30 31 Computador X Processo Cliente Aplica o process Servidor in Cliente prosses ML Computador Y Processo Servidor Remoto Objeto 4 f Local Servidor remoto rvidor local out of process out of process Processo Servidor Local Fonte MICROSOFT Figura 4 4 As tr s formas de um cliente trocar informa o com o servidor 4 2 Aplica o Cliente e Servidor em DCOM Passemos a descrever o caminho seguido no desenvolvimento de uma aplica o para teste de um cliente e servidor que permita recolher os dados das m quinas que s o controladas por computadores industriais IPCs O objectivo desta aplica o permitir utilizar uma t cnica baseada na especifica o DCOM que permita sem uma grande interven
17. OPC para equipamentos controlados por IPC ser a programa o por componentes recorrendo a objectos Dcom Fazendo o ponto da situa o para a execu o do projecto est definido e justificado Para os dois tipos de controlo identificados na linha ser escolhida uma m quina representativa para a realiza o do projecto Instalar um PC central e uma rede ethernet que permitam a troca de informa o com os equipamentos da linha Adicionar uma carta de rede ethernet ou um conversores s rie ethernet aos PLCs que realizam o controlo dos equipamentos para poderem comunicar com a rede Adicionar uma placa de rede aos equipamentos que sejam controlados por IPCs e que n o a possuam Desenvolvimento de raiz da aplica o que vai implementar sistema de informa o orientado ao processo utilizando como ferramenta de desenvolvimento a linguagem Visual Basic 6 As tecnologias de comunica o a serem utilizadas na aplica o para a recolha dos dados OPC e DCOM Nos cap tulos seguintes ser explicado em que consiste cada uma das tecnologias escolhidas e como foram aplicadas 26 26 27 Capitulo 4 Tecnologia DCOM Com j foi referido o m dulo de aquisi o de dados ter na sua programa o duas abordagens diferentes consoante o tipo de controlador que a m quina possuir Seguidamente ser analisada a solu o adoptada para as m quinas controladas por IPCs Neste cap tulo ser apresentada a tecnologia Dcom ass
18. Referentes ao Processo de Fabrico 97 B Anomalias Detect veis na M quina de Comprovar Pe as ceccescesersererceseeserersess 99 C Resultados do Estudo de Performance Realizado pela OPC Foudation 101 ido to gli e PU RSRS RG E E A AA o RU RR END ER 105 xiii Vers o 1 0 8 de Setembro de 2009 xiv Lista de Figuras Figura 2 1 M quina de comprovar portas erre eereaeeraeeracenanana 8 Figura 2 3 Grafcet Geral da maquina ee eeeeeseeeseeeseeeseeceeceseceseceseeeseeseneeseeeeneeeaaeenaes 10 Figura 2 4 Diagrama de estados Obtid0 eee eeeessecsecsseceseceseceseceseeeseeeseeesneesaeeeseeeaaeenaes 11 Figura 2 4 Imagem de um cilindro linguetas e molas 12 Figura 2 5 M quina de Linguetas cee eseeseeseecscecsseceseceseceseceseceseeeseeeseeseeeesaeeeneeeaaeenaes 13 Figura 3 1 Arquitectura geral do sistema e reeraeeaaeraneran a 18 Figura 3 2 Solu es a considerar na escolha da tipologia da rede 19 Figura 3 3 Solu es a considerar na escolha da ferramenta de desenvolvimento 20 Figura 4 1 Componente COM num mesmo processo Adaptado de Dcn09 29 Figura 4 2 Componente COM em diferentes processos Adaptado de Dcn09 29 Figura 4 3 Componente DCOM em diferentes m quinas Adaptado de Dcn09 29 Figura 4 4 As tr
19. Tondela A empresa possui um parque de m quinas vasto e heterog neo apresenta um elevado n vel de automatiza o dos processos com recurso a in meras m quinas provenientes de v rios fabricantes e integradores e baseadas em diferentes tecnologias e tipos de controlo A Huf possui j um sistema de informa o que recolhe os dados referentes ao produto mas n o possui um sistema de informa o que lhe permita conhecer o desempenho dos equipamentos ou seja do processo fabril Tamb m n o disp e de registos em papel ou em suporte digital que permitam quantificar o desempenho da grande variedade e n mero de equipamentos que possui A necessidade continua de aumentar a capacidade produtiva a contabiliza o e consequente redu o de custos a obten o de uma efici ncia global superior e um aproveitamento mais eficiente dos equipamentos levaram a que a empresa decidisse implementar um sistema de informa o que lhe permitisse conhecer a efici ncia dos seus equipamentos Existem no mercado v rias tecnologias e aplica es pass veis de ser utilizadas na implementa o de sistemas deste tipo que por vezes se complementam mas que a grande parte das vezes s o incompat veis entre si Ao se iniciar projectos deste tipo necess rio ter refer ncias fundamentadas que permitam ver antecipadamente quais os caminhos que podem levar os projectos a bom porto nesse sentido que neste trabalho ser o apresentadas refer ncias para
20. camadas para o m dulo de aquisi o de dados aplica o1 72 73 Aplica o 1 Cliente OPC Cliente sarado OSC DROM COM Ethernet TCP IP TCP IP DCOM DCOM Servidor D2 OM larata a adicionar a programa do PLC Prugraria eri C Prugrarria ds PLO Maq Ling etas Mag Comp Portas Figura 7 6 Arquitectura das Camadas para o Modulo de Aquisi o de Dados 7 3 Configura es na M quina de Comprovar Portas no PLC Desde que o PLC tenha mem ria dispon vel e n o se apresente nos seus limites de processamento relativamente simples adicionar uma nova tarefa que seja executada em paralelo com as existentes mesmo que o programa n o seja aberto Esta vantagem muito interessante para o OPC uma vez que podemos recorrer a inclus o de tarefas que nos permitam aceder a informa o que posteriormente ser recolhida pelo Servidor OPC Como a Huf quem projecta e acompanha o desenvolvimento das suas m quinas mant m uma rela o com os integradores que lhes permite ter acesso aos programas que est o presentes nos aut matos N o s o assim de prever dificuldades na implementa o desta solu o mas mesmo n o tendo acesso ao programa do aut mato haveria duas solu es poss veis A primeira seria identificar quais as zonas de mem ria que variavam com o in cio do estado e a segunda colocar uma carta e desenvolver um sistema paralelo capaz de recolher informa o pretendida e disponibiliza la
21. condi es s o por exemplo falta de configura o para a pe a a executar o manipulador n o est na posi o correcta para efectuar a opera o ou qualquer encravamento de ordem mec nica No momento que estiverem reunidas 12 as condi es e a m quina esteja na posi o inicial Evento Pos Inicial passamos ao pr ximo estado 02 Em Espera a m quina est ligada com os Stoppers ligados na posi o inicial quando se d o evento Start passa ao pr ximo estado O evento start s est activo quando se verificarem duas condi es a primeira que o bot o de Star esteja activado e a segunda que exista uma palete no Stopper 03 Em ciclo verificaram se todas as condi es anteriores e a m quina est a operar o seu ciclo de funcionamento Nesta posi o temos duas possibilidades se o ciclo ocorrer com normalidade d se o evento Fim Ciclo e a m quina volta ao estado Em Espera mas se surgir algo de anormal ocorrer o evento Err Processo ou evento Err encravamento a m quina passa ao estado Em Erro 04 Em Erro quando se entra neste estado o operador informado do tipo de erro pela consola t ctil t m que reconhecer e corrigir o erro carrega no bot o de reconhecimento do erro evento Rec Erro A partir deste ponto consoante o tipo de erro temos caminhos diferentes se for um erro de encravamento da a m quina passa para o estado Espera Condi es mas se
22. configura o do servidor OPC DA Nesta fase s o escolhidas as posi es de mem ria utilizadas pelos dispositivos para o controlo do processo e de seguida essas posi es de mem ria s o definidas como TAGS ou ITENS no servidor Podem se utilizar os dois termos TAGS ou ITENS vamos adoptar a segunda denomina o por est se aproximar mais s indica es da especifica o A partir deste momento todas as vari veis relevantes para o processo passam a estar mapeadas no servidor OPC e portanto dispon veis para uma qualquer opera o Centrando se agora no lado do cliente aplica o a ser desenvolvida e que vai aceder ao servidor e analisando a estrutura tipo para uma aplica o cliente esta cria grupos de vari veis denominadas de Itens e organiza os independentemente do servidor De seguida vai registar a 42 sua estrutura no servidor criando assim os objectos que permitem a troca de informa o no processo A t tulo de exemplo e para entender de forma mais esclarecedora a ideia apresentada no paragrafo anterior na imagem seguinte pode se visualizar uma arquitectura tipo onde pode ser interpretado a estrutura implementada pelo cliente e servidor utilizando a especifica o OPC DA OPC DA ClientA OPC DA Client B Sorvor 1 Connection Server 1 Connection Group A Group B Chem A s Server Object Figura 5 8 Arquitectura tipo OPC DA adaptado de Adr08 Para criar uma aplica o capaz de implementar a l
23. de dados A principal conclus o deste t pico foi o desenvolvimento um cliente DA que funciona de forma est vel em v rios servidores e que permite o registo de dados 6 2 Teste para Determina o do M nimo Update Rate Os testes apresentados de seguida permitem avaliar a performance da tecnologia OPC e sustentar op es de projecto com garantias de exequibilidade para atingir os objectivos pretendidos para o sistema de informa o O primeiro teste realizado teve por objectivo determinar o m nimo Update Rate ou seja determinar qual seria o per odo m nimo de varia o de uma vari vel que um cliente era capaz de detectar e registar usando o servidor OPC da Omron e o servidor da Kepware O fluxo de dados implementado no teste est representado na figura seguinte PC Servidor Cliente OPC OPC pu vu D gt o o D D D a a 2 o o o o Figura 6 1 Cadeia de dados para o teste de desempenho Este fluxo de dados id ntico ao que ser implementado para a recolha de dados nas m quinas seleccionadas para o projecto 6 2 1 Procedimento de Teste Os passos envolvidos n a realiza o do teste foram os seguintes 1 Configurar o PLC para ter dispon vel dois tipos de comunica o via s rie e via ethernet 54 A possibilidade de ter dispon vel dois tipos de comunica o vai permitir ter um canal totalmente dispon vel para transfer ncia de dados e outro para o controlo e visualiza o do estado d
24. de um equipamento pode ser facilmente minimizada reorganizando o processo exceptuando se a m quina for cr tica nica na linha de produ o situa o diminuta restrita a uma ou duas opera es mas que podia tamb m ser ultrapassada recorrendo a utiliza o de uma m quina que realizasse a mesma opera o em outra linha de montagem 98 98 99 Anexo B B Anomalias Detectaveis na Maquina de Comprovar Pe as Sempre que ocorre uma anomalia aparece uma mensagem de erro na consola a tabela seguinte apresenta as poss veis anomalias detect veis pela m quina Esta tabela foi retirada do manual da m quina Tabela B 1 Tabela de anomalias da m quina de comprovar portas MENSAGEM SOLU O ENCRAVAMENTO Pris o mec nica do CILINDRO TRANCA cilindro ou desafina o ESQUERDA dos detectores Verificar cilindro e respectivos detectores ENCRAVAMENTO Pris o mec nica do CILINDRO TRANCA cilindro ou desafina o DIREITA dos detectores Verificar cilindro e respectivos detectores Pris o mec nica do cilindro ou desafina o dos detectores ENCRAVAMENTO CILINDRO PIN A Verificar cilindro e respectivos detectores ENCRAVAMENTO Pris o mec nica do CILINDRO TRANSPORTE cilindro ou desafina o PIN A dos detectores Verificar cilindro e respectivos detectores ENCRAVAMENTO Pris o mec nica do CILINDRO ROTA O DE cilindro ou desafina o PIN A dos detectores Verificar cilindro e respectivos det
25. desenvolver um sistema de informa o orientado para os processos fabris capaz de recolher automaticamente dados provenientes de um conjunto heterog neo de m quinas e equipamentos de fabrico Ao se iniciar projectos deste tipo necess rio ter refer ncias fundamentadas que permitam ver antecipadamente os caminhos que podem levar os projectos a bom porto nesse sentido que neste trabalho ser o apresentadas refer ncias para o desenvolvimento e compatibilidade de integra o de sistemas como sejam as tecnologias OPC COM e DCOM Tendo como foco principal a tecnologia OPC este trabalho faz tamb m refer ncia a componentes de software desenvolvidos em COM e DCOM e efectua um estudo sobre o desempenho de um cliente OPC Palavras chave integra o de sistemas componentes de software COM DCOM OPC OPC DA servidor cliente cliente OPC driver controlador especifica o protocolos de comunica o lil Versao 1 0 8 de Setembro de 2009 Abstrat The collection and automatic treatment of production data are a problem faced for a great part of the industrial companies as a consequence of the effort of continuous improvement that they are obliged to develop in order to follow the competitive challenges that they are faced with nowadays Frequently the companies verify that its park of machines was not developed having present this necessity as the machines have no communication with the exterior different technolog
26. eee esceeseeseeeneecnseenseenseenseens 53 Figura 6 2 Resultados do teste n de leituras por item em 60 segundos 56 Figura 6 3 Compara o entre os servidores da Kepware e Omron 57 Figura 6 4 Quantidade de dados de uma transmiss o entre o servidor e o cliente 64 Figura 7 1 Arquitectura de controlo do sistema erre 69 Figura 7 2 Fluxo de dados do sistema erre ereaeeeaeeraceracenanaaa 70 Figura 7 3 Organiza o das camadas do modelo para o SL eee eeeeseeeseeessecnseceseeneeenseees 71 Figura 7 4 Recolha via ORC irruere en iets aie ied ete Lo N E 71 Figura 5 Recolha vias DCOM rinine e a nba dois ates a wa eee pete 72 Figura 7 6 Arquitectura das Camadas para o Modulo de Aquisi o de Dados 13 Figura 7 7 Tarefa a adicionar ao PLC oen nene aee en en EEEak REEE 74 Figura 7 8 Algoritmo da tarefa a adicionar ao PLC a 15 Figura 7 9 Interface do Cliente S ncrono OPC erre 19 Figura 7 10 Imagem da Tabela Maquina4 preenchida pelo cliente OPC 81 Figura 1 Recolha via OPC eere e eet eE E EE e Pospdc bel adia doe E abade ta e iiaa 82 Figura 7 12 Interface do m dulo de aquisi o de dados 83 Figura 7 13 Algoritmo geral do modulo de aquisi o de dados 84 Figura 7 14
27. influ ncia do n mero de grupos vis vel mas n o significativa 60 61 Tabela 6 1 Conclus o dos resultados da s rie 1 Configura o N de grupos Tempo ms Mesma M quina COM 5 1000 itens Mesma M quina COM 5 1000 itens B A diferen a entre 1 grupo e 10 grupos praticamente nula 2 Quando temos 20000 itens um troca simult nea de 5 1000 itens o cliente e servidor em PCs separados AJA influ ncia do n mero de grupos vis vel mas n o significativa Tabela 6 2 Conclus o dos resultados da s rie 2 Configura o N de grupos Tempo ms M quinas Separadas Dcom 5 1000 itens M quinas Separadas Dcom 5 1000 itens B A diferen a entre 1 grupo e 10 grupos praticamente nula 3 Se compararmos as s ries anteriores vemos que as diferen as n o s o significativas e como natural s o uma consequ ncia do uso da rede se considerarmos 50 grupos temos uma diferen a de 114ms Tabela 6 3 Conclus o dos resultados da s rie 3 Configura o N de grupos Tempo ms M quinas Separadas Dcom 5 1000 itens 638 M quinas Separadas Dcom 5 1000 itens 584 Mesma M quina COM 5 1000 itens Mesma M quina COM 5 1000 itens 4 Quando temos 20000 itens 10 grupos e uma carga vari vel e o servidor e cliente na mesma m quina A A influ ncia da carga significativa porque o m nimo Update Rate para uma carga de 100 sensivelmente 2 v
28. m quinas que se desejar N o foram realizados testes na m quina de linguetas porque como j foi referido a empresa suspendeu o desenvolvimento deste projecto devido a crise que se faz passar no sector autom vel Perante esta situa o n o foi poss vel pedir ao fabricante que inclu sse um componente objecto no seu software que nos devolvesse os instantes temporais da entrada dos estados da m quina 32 33 Capitulo 5 Apresentacao da Tecnologia OPC Neste cap tulo apresentado um estudo sobre a tecnologia OPC com especial incid ncia na especifica o escolhida OPC Data Access 5 1 Estudo Sobre a Tecnologia OPC Seguidamente v o ser expostos os t picos mais relevantes do estudo desenvolvido para entender os conceitos e t cnicas em que a tecnologia OPC se baseia Os t picos seguintes dos sub cap tulos 5 1 e 5 2 tiveram com refer ncia essencialmente os documentos presentes no s tio da OPC Foundation OPCO8b e OPCO08c de Paulo Portugal Pau05 e Pau06 de H Kirrmann Kir08a e Kir08a e de Adriano Puda Adr08 e ainda a refer ncia da OPC Foundation Iwa06 5 1 1 Conceito No mercado existem in meros sistemas para ajudar na gest o e controlo das reas de produ o das empresas como sejam os SCADAS os HMIs os MESs os LIMSs os ERPs os Loggers de alarmes e Eventos Registadores Logs de Hist ricos Etc Muitos desses sistemas tendem a ser aplica es isoladas umas das outras ou pelo meno
29. na t o usada arquitectura cliente servidor ou seja os servidores OPC fornecem dados aos clientes OPC em que o servidor t m a fun o de recolher os dados do equipamento Controlador Figura 5 6 Arquitectura cliente servidor do OPC Um aspecto importante a salientar o facto de um servidor poder fornecer dados para mais do que um cliente e que um cliente pode receber dados de mais do que um servidor e que tamb m v rios servidores podem ser executados em paralelo Estas possibilidades de configura o permitem uma enorme flexibilidade e variedade de configura es para a recolha de dados num sistema isto desde que os elementos do sistema sejam compat veis com OPC necess rio ter em conta que o OPC n o elimina o protocolo propriet rio dos equipamentos ou aplica es mas serve de tradutor quando converte as instru es do protocolo OPC em instru es do protocolo propriet rio ou vice versa ent o necess rio desenvolver um servidor espec fico para cada um dos protocolos de comunica o existentes Tarefa que cabe normalmente as empresas que produzem os equipamentos Existem no mercado empresas que se especializaram no desenvolvimento de servidores e solu es para a grande maioria dos sistemas de automa o conhecidos como sejam a KEPware e a Matrikon Segundo um estudo pela OPC foundation o OPC a tecnologia preferida para assegurar a conectividade de 78 dos M S Manufacturing Execution Systems 75 do
30. ncia dos eventos na m quina Um conjunto de bot es simulava a ocorr ncia de eventos Nesta fase foi realizada a configura o da imagem seguinte directamente na linha e directamente na M quina de Comprovar Portas permitindo desta forma testar com total garantia o funcionamento m dulo de aquisi o de dados PEA nhal mtg Aplica o 1 Cliente OPC EN Jemidor Placa Ethernet CPC Placa Efhe net Nova sec o no procrama Recolha d gt dados PLC Onron CJiM Mag Coma Portas Figura 7 11 Recolha via OPC As altera es sofridas passam por Alterar o modelo de registo dos dados na base de dados passamos a trabalhar com base de dados definida no sub cap tulo 7 4 Preparar o cliente para trabalhar com varias m quinas ao mesmo tempo e v rios grupos de dados Visualizar ltimo evento transferido Estes campos apenas funcionam para ajudar no controlo e acompanhamento dos testes numa vers o final seriam retirados A aplica o desenvolvida apresenta o interface da figura seguinte mantendo as capacidades da aplica o anterior e alterando a sec o para visualiza o do ltimo evento e o n mero de grupos de dados que pode ler ao mesmo tempo no m dulo 82 83 RS OPC Client Maquina de Comprovar Portas RS OPC Client Ver 4 0 Leitura Sincrona JOMRON OpenDataServer 1 x Servidor Escolhido M quina de Comprovar Portas Grupo Controlo tral Grupo Dados podad Grupo Dad
31. nhamos definido e se pode verificar na figura anterior a recolha de dados dos equipamentos pode se fazer de duas maneiras diferentes ou via OPC ou via DCOM Ser o explicadas posteriormente 7 2 1 Fluxo de Dados e Organiza o das Camadas do Modelo para o Sistema de Informa o Na figura seguinte pode se ver esquematicamente o fluxo de dados no sistema permitindo assim ver como a informa o circula no sistema de informa o PC1 Linhat Aplica o 1 Modulo de Aquisi o de Dados B6 Cliente OPC Cliente DCOM Servidor OPC Aplica o 2 Modulo de Tratamento de Dados Calculo e Visualiza o de Indicadores Desempenho M quinas 7 Troca de informa o Controladas por Servidor DCOM PC Central PLCs Relat rios Graficos Documentos Maquinas Controladas por PCs Figura 7 2 Fluxo de dados do sistema 70 71 A organiza o das camadas que garante o controlo da arquitectura tem por base o Aplica o 2 Aplica o 1 Object Linking and OLE for Process Embeddiing OLE Control OPC seguinte modelo Distributed Com ponent Object Model COM DCOM Transport TCP IP UDP Ethemet Figura 7 3 Organiza o das camadas do modelo para o SI 7 2 2 Recolha via OPC Como j foi justificado anteriormente no capitulo5 recorreu se ao OPC para a recolha dos dados provenientes das m quinas controladas por PLCs na figura seguinte podemos ver a configura o u
32. o na aplica o que controla a m quina recolher informa o do seu ciclo de trabalho Aplicando os conceitos da especifica o DCOM vamos desenvolver um servidor que implemente uma classe DCOM e os respectivos interfaces A classe DCOM recolhe a informa o dos estados da m quina e atrav s dos interfaces da mesma o cliente acede a informa o no servidor e regista essa informa o na base de dados do sistema de informa o O servidor ser do tipo Remote Object Proxy para permitir que o cliente possa comunicar com ele sem que esteja instalado na mesma m quina Este pode estar ou n o inclu do na aplica o que controla a m quina temos assim duas possibilidades de implementarmos as trocas de informa o entre o servidor e a aplica o O Servidor n o tem interface para o utilizador tem de ser registado no sistema operativo da m quina passando assim a correr na maquina sempre que solicitado por uma aplica o cliente na pr pria m quina ou em qualquer m quina da rede O cliente desenvolvido tem o seguinte interface que permite 1 iniciar ou parar a recolha ii registar os dados na base de dados iii visualizar o ltimo registo iv fazer um teste ao servidor para verificar se temos comunica o ou se o mesmo est operacional 32 Cliente DCOM Teste Maquina de Linguetas Iniciar Recolha Cliente 1 1 Valor de controlo 11 Registo 3 06 9 54 1 8 Conex o BD BD ligada Figura 4 1
33. s ries anteriores vemos que as diferen as de acentuaram significativamente por duas raz es o aumento da carga que agora se situava nos 100 e a consequ ncia do uso da rede 62 63 Tabela 6 6 Conclus o dos resultados da s rie 6 Configura o N de grupos Tempo ms M quinas Separadas Dcom HO 100 2315 Mesma M quina COM 100 1008 Com uma carga de 10 2000 itens n o significativa a diferen a mas para uma carga de 100 j superior ao dobro e tende a aumentar rapidamente em fun o do volume de dados 7 Quando avaliamos a influencia da velocidade do processador no m nimo Update Rate verificamos que A A duplica o da frequ ncia de rel gio 200MHz para 400MHz quase reduz para metade o m nimo Update Rate B Utilizando o PC a 550MHz obtivemos uma redu o de 25 no tempo face ao processadora 400MHz Tabela 6 7 Conclus o dos resultados da s rie 7 Configura o N de grupos de grupos Carga Tempo ms ms PC 550MHz SS PC 400MHz 100 C O aumento da capacidade de processamento pode ser uma solu o para resolver problemas de desempenho necess rio ter em conta que para diferentes trocas de dados existem tr s tipos vamos ter resultados diferentes Para este estudo cada vez que queremos ler os 20000 itens temos de trocar 480 2Kbytes de informa o A figura seguinte apresenta a quantidade de dados de uma transmiss o entre o servidor e o cliente 64
34. vi vel porque t m um desempenho muito bom e mais econ mica que recorrer a comunica o ethernet pois evita a necessidade de adicionar a carta de rede ao aut mato 2 Conclus o A tecnologia OPC apresentou nos testes realizados um grande estabilidade Esta conclus o retirada ao analisarmos a vari ncia dos resultados que apresentaram em todas as s ries dos testes para uma mesma configura o um m ximo de 4 leituras de diferen a entre o m ximo e o m nimo 3 Conclus o A utiliza o de dois canais de comunica o um para a transfer ncia de dados e outro para o controlo n o vai variar o n mero de registos ao fim do teste 4 Conclus o O aumento da capacidade de processamento n o proporcional aos resultados obtidos O PC com o processador Core 2 duo tem uma capacidade de processamento superior diferen a de 3 5 encontrada quando comparamos os resultados do teste entre os dois computadores Para se obterem dados mais rigorosos dever amos ter utilizado um processador da mesma gera o 5 Conclus o Um algoritmo mais expedito e um controlo mais eficaz da base de dados permitiram aumentar em 17 a performance do sistema Os resultados obtidos est o justificadas com as altera es no algoritmo relativamente a melhoramentos ao n vel do OPC e a criar uma conex o que se mant m activa durante a execu o da aplica o em vez de ser criada uma nova cada vez que h um novo evento a registar
35. via Internet 64 65 6 4 Aplicabilidade da Tecnologia OPC Na avalia o da viabilidade da utiliza o da tecnologia OPC no sistema em estudo deve ter se em conta al m dos resultados dos estudos anteriores que estamos perante uma linha de montagem contendo cerca de 30 m quinas com ciclos de funcionamento de 8 a 10 segundos e que registam em m dia e por ciclo de funcionamento 3 registos correspondentes aos eventos associados transi es no diagrama de estados das m quinas conforme discutido no cap tulo 2 Os c lculos permitem concluir que poss vel ter aproximadamente 675 registos por minuto 7 5 ciclos por minuto 3 eventos por ciclo 30m quinas na linha consoante o tipo de leitura a utilizar podemos ter 30 ou 60 grupos se tiver vari veis de controlo e teremos 240 eventos Sestados 30m quinas diferentes Se pensarmos que termos de usar 2 Dwords ser justificado mais a frente para registar um evento teremos ent o 480 Itens 1 item por DWord Estamos perante valores estimados uma vez que n o foram estudadas de forma minuciosa todas as m quinas da linha mas admitiu se terem um comportamento id ntico situa o que em larga maioria se verifica Comparando os resultados desta an lise verificamos que ao serem cruzados com os estudos anteriores conclui se que a configura o do primeiro teste permitia 1175 235 5 registos por minuto o que permite ter uma margem de seguran a confort vel se considerarem aprox
36. 0 18400 19200 E Figura C 6 Compara o do m nimo Update Rate dependendo de diferentes taxas de varia o dos itens Items 8 7 M nimo Update Rate dependendo da velocidade do processador 50 OPCGroups 200tMr 30 OPCGroups lt O0MH lt 50 OPCGroups SSOMBz Average Update Rate Group rms Number of Items Figura C 7 Minimo Update Rate dependendo da velocidade do processador 105 Refer ncias Iwa06 Iwanitz Frank Lange J rgen OPC Fundamentals Implementation and Application Hiithig third edition Germany 2006 ISBN 3 7785 2904 8 OPC08a About OPC dispon vel em http www opcfoundation org SiteMap aspx MID AboutOPC Acesso em Maio de 2008 OPCO8b OPC Overview dispon vel em http www opcfoundation org Archive c9cfOfff 65fa 4362 bc93 aa7d0ab58016 General OPC 200verview 201 00 pdf Acesso em Maio de 2008 OPC08c Data Access Automation Interface Standard dispon vel em http www opcfoundation org DownloadFile aspx CM 3 amp RI 68 amp CN KEY amp CI 2 83 amp CU 4 Acesso em Maio de 2008 OPCO8d Specifications dispon vel em http www opcfoundation org SiteMap aspx MID Downloads Acesso em Maio de 2008 OPC09e OPC UA Part 1 Overview and Concepts dispon vel em https www opcfoundation org DownloadFile aspx CM 1 amp RI 414 Acesso em Fevereiro de 2009 Pau05 Portugal Paulo OPC Open Process Control Tecnologias de Automa o 2005 06
37. 30 a a Industrial Network Bhenel TEPA O stema Sistema de de Informa o 1 Informa o 6 PC 1 Linha m n PE 6 Linha 6 Shop floor Eusihess Matyvork Bhenel TEPI ni om nira es SA VA como exterior PC Central ROUTER Figura 3 1 Arquitectura geral do sistema A justifica o principal para esta solu o prende se com o facto do volume de dados a recolher em cada linha ser relativamente elevado De facto as opera es nas m quinas demoram apenas alguns segundos por exemplo 8 segundos no caso da m quina de comprovar pe as o que d origem a um grande volume de dados a transmitir Esta op o foi tamb m refor ada pelo facto de a empresa j dispor de um computador em cada linha produ o e um central que at ao momento suportam o sistema de informa o orientado ao produto 3 2 Tipologia de Rede Neste ponto tratada outro aspecto fundamental da arquitectura do sistema de informa o o qual se prende com a tipologia da rede de comunica es 18 19 Analisando as tecnologias dispon veis no mercado concluiu se que havia duas alternativas principais a considerar neste projecto quanto tipologia da rede de comunica es a utiliza o de uma rede nica ou a implementa o de um conjunto de redes propriet rias No primeiro caso trata se de criar uma rede que fosse suportada por todos os equipamentos existentes na f brica como o caso da rede ethernet A segunda alternativa
38. Adicionar o Instante Temporal aos Registos 15 xii 7 3 3 Constitui o de um Registo re ereerae een cenanerneranaea 76 74 Base de DETE OE seat sara sendina tosa Nsa SERES CENTRO CONS ONA SURCER NAN ALE O ANE CER SEUS LS en dana Cen vn a 77 7 5 M dulo de Aquisi o de Dados eseeeeeeeeeseeesesressesrrssrrrrsresserrissessresreeresressesrresene 78 7 5 1 Desenvolvimento de Cliente OPC S ncrono 0 c cc eeceesseceececeeeeeesaeceeeeceeaeeeaees 78 7 5 2 Desenvolvimento de Cliente OPC assincrono eeecceesseceenceceeeeeeseeceeneceeaeeetsees 81 7 5 3 Aplica o Final Testada nas M quinas serras 81 7 6 Aplica o de Teste para o Conjunto da Linha 86 7 7 Resultados e ConclisOes srs ccczseceescditeccetscee oss i EE EE alae ha eia Ha SERA poetas 87 8 Conclus es e Trabalho Futuro siisccscctssccsotasdevacssdacsnsisseasecssasovoseadevestsdassssteecuedtiucoveteaiiess 89 A Apresenta o da Empresa Huf csscccssccssccsssssscsccsssscsscsssscssecssssssesssesssesssosssoesseeees 93 Al Sector de Actividade e Tipo de Produ o erre 93 AZ reas e N mero de Colaboradores eee 94 A3 Certifica es Pr MIOS syara ieren al acted ca lol eee distaste blak eed 94 A 4 Constitui o da Empresa ienser anaiai iiaeie i areia a 96 A 5 Funcionamento Geral de uma Linha de Produ o 96 A 6 Motivos Porque n o Existem Registos
39. COM em diferentes processos Adaptado de Dcn09 Quando temos processos que pretendem trocar informa o em diferentes m quinas recorremos especifica o DCOM na figura seguinte pode se ver como se implementa a arquitectura DCOM Component Security Security Protocol Stack Protocol Stack DCOM network protocol Figura 4 3 Componente DCOM em diferentes m quinas Adaptado de Dcn09 30 4 1 3 Interfaces Os servi os implementados pelos objectos COM s o expostos atrav s de interfaces que representam o nico ponto de contacto entre os clientes e os objectos Os interfaces s o imut veis porque temos de criar uma nova interface cada vez que queremos adicionar uma nova funcionalidade mesmo que seja uma extens o de uma interface antiga Todas as interfaces derivam directa ou indirectamente da interface Unknown uma vez que esta a respons vel por criar e realizar a manuten o das interfaces apresenta tr s m todos o Querylnterface obt m ponteiro para uma interface AddRef incrementa o contador e o Relase decremento do contador Cada objecto t m um CLSID class Identifier e cada interface tem um IID Interface Identifier estes s o identificados por um GUID Global Unique Identifier que fica armazenado no registo do Windows Os identificadores podem ser gerados por ferramentas GUIDGEN ou recorrendo a fun o CoCreateGuid O DCOM implementa mecanismos de reutiliza o como seja a
40. DCOM seguido da apresenta o de um cliente e servidor No cap tulo 5 realizado um estudo sobre OPC e a especifica o OPC DA No cap tulo 6 apresentado o cliente OPC com acesso a base de dados desenvolvido de raiz para realiza o de testes de desempenho relativos especifica o OPC DA No cap tulo 7 s o explicados os constituintes do sistema de informa o e descritos os passos para a implementa o do modulo de aquisi o de dados No cap tulo 8 s o apresentadas as conclus es e trabalho futuro Capitulo 2 An lise de Requisitos para o Sistema de Informa o Neste cap tulo come ar se por apresentar as necessidades e problemas detectados pela empresa Seguidamente apresentamos as an lises efectuadas relativamente ao sistema de produ o e s m quinas escolhidas para o estudo Para finalizar cruzamos os dados obtidos nas an lises com os objectivos da disserta o e definimos os requisitos e os indicadores que o sistema de informa o deve apresentar 2 1 Necessidades da Empresa em Estudo Numa fase inicial do projecto foi efectuada uma reuni o com a equipa de Engenharia da Huf Portuguesa com o objectivo de recolher quais as necessidades e os problemas identificados pela empresa Nessa reuni o a Huf exprimiu as seguintes necessidades e Dispor de um sistema de informa o orientado ao processo fabril que permitisse conhecer a efici ncia dos equipamentos de fabrico e A solu o a
41. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Analise e Desenvolvimento de Sistema de Informa o Fabril Orientado ao Processo Roberto Carlos Barradas de Sousa Disserta o realizada no mbito do Mestrado em Automa o Instrumenta o e Controlo Orientador Prof Dr Jos Ant nio Rodrigues Pereira de Faria Setembro de 2009 Roberto Sousa 2009 Resumo A recolha e tratamento autom tico de dados de produ o um problema enfrentado por grande parte das empresas industriais devido ao esfor o de melhoria cont nua que s o obrigadas a desenvolver para acompanhar os desafios competitivos a que est o sujeitas Frequentemente as empresas verificam que o seu parque de m quinas n o foi desenvolvido tendo presente essa necessidade dispondo de m quinas sem qualquer possibilidade de comunica o com o exterior baseadas em tecnologias diferentes de controlo e provenientes de diferentes fabricantes de hardware com tecnologias incompat veis entre si Existem no mercado in meros sistemas para ajudar na gest o e controlo da rea de produ o das empresas mas tendem a ser aplica es isoladas ou pelo menos com limitada integra o entre si Os seus protocolos de comunica o propriet rios tornam os sistemas de an lise desconexos dentro da empresa e influenciam as futuras escolhas para garantir a total compatibilidade entre os sistemas Esta disserta o apresenta os procedimentos e an lises efectuados para
42. Neste cap tulo analisada a arquitectura do sistema de informa o fabril onde o principal desafio consistiu em encontrar a solu o mais eficiente para a recolha e comunica o da informa o proveniente das m quinas Este um problema complexo quando o parque de m quinas vasto e heterog neo proveniente de v rios fabricantes e integradores e apresenta diferentes tecnologias tal como se verifica no caso em estudo Na defini o da arquitectura foram consideradas 5 quest es principais 1 a arquitectura geral do sistema ii a topologia da rede iii o sistema operativo a escolher iv a ferramenta de desenvolvimento v a linguagem de programa o em que ser desenvolvido o sistema de informa o Nos itens seguintes v o ser analisados cada um destes t picos e justificadas as op es tomadas Na parte final do cap tulo s o discutidas as ferramentas de programa o a utilizar no desenvolvimento do sistema 3 1 Arquitectura Geral do Sistema Conforme j foi referido a f brica possui 6 linhas de produ o id nticas Para garantir a autonomia de cada linha ao n vel da recolha de dados optou se por instalar um computador por linha e um computador central conforme representado na figura seguinte 18 M quinas da Linha de Produ o Escolhida Rede Rede Pede Rede Sensu ee Alu Sensu eso orador s Ser sur tee Logado es Sensu es O LI s PLC PLC FLE FG amram Siemens x Prog G May 1 biag 28 Mary 79 vag
43. OPCltems representa a colec o dos itens de um grupo e O objecto OPCltem representa o objecto que o cliente criou na estrutura e mant m a informa o relativa ao objecto Cada um destes objectos t m propriedades membros e eventos que v o permitir o controlo da informa o de modo a implementar os objectivos previstos para a aplica o Cada Item representado por tr s propriedades din micas 1 Valor indica o conte do da vari vel e formatado por tipos no caso de opera es de escrita o nico utilizado 2 Time stamp instante de tempo em que o item foi transmitido do dispositivo de automa o para o servidor 44 3 Qualidade indica a validade da leitura Existem v rias formas de um cliente trocar dados com um servidor OPC DA relativamente leitura de dados podemos ter Leitura s ncrona Trata se de um m todo de leitura que ocupa o cliente OPC enquanto os dados solicitados n o s o entregues pelo dispositivo de f cil implementa o mas n o a mais eficiente para o sistema Leitura ass ncrona Permite que o cliente OPC continue a trabalhar enquanto o servidor recolhe os dados pretendidos Para realizar esta fun o utilizada uma fun o de callback O servidor OPC est preparado para aceitar v rios pedidos de dados de v rios clientes OPC e agrupar todas essas solicita es da melhor forma poss vel para enviar posteriormente aos dispositivos Se for aplic vel rec
44. Relativamente a fun es relevantes na programa o no que diz respeito ao OPC temos e Procura de servidores OPC registados e Realiza a conex o e desconex o ao servidor OPC escolhido e Cria um ficheiro que guarda as configura es que a aplica o t m ao sair desta e Carrega o ficheiro de configura es ao iniciar a aplica o e Cria grupos de itens tags e adiciona itens tags a esses grupos e Utiliza a fun o DataChange que permite a leitura por subscri o e Permite activar e desactivar a leitura por subscri o e Ffectua a leitura s ncrona de cada item independente e Efectua a escrita s ncrona de cada item independente e Detecta a falta ou falha do servidor OPC e Efectua o tratamento de erros ao n vel da conex o e inclus o de itens e carregamento do ficheiro de configura es Esta aplica o foi testada em 4 servidores OPC Omron Keepware Matrikon Schneider tendo atingido por completo os objectivos propostos Os itens utilizados nos testes apresentavam o conte do de zonas de mem ria do aut mato CJ1 CPU12 ETH que eram incrementadas com frequ ncia de 20ms 100ms 200ms 1000ms em Decimal e BCD 6 1 3 Registo dos Dados em Base de Bados Partindo da aplica o de teste foi inclu do c digo que permite registar numa base de dados os valores provenientes do servidor OPC A aplica o foi implementada na linguagem Visual Basic 6 e recorre a objectos ADO para aceder e manipular os dados numa base de dado Ac
45. a chamar se Open Process Control desenvolvida pela OPC Foundation e trata se de um standard industrial aberto O OPC separa os sistemas das dificuldades de comunica o ao criar uma camada nica standard que vai permitir a f cil integra o dos diversos sistemas da empresa Pode abranger desde o mais simples instrumento na linha de montagem at aos sistemas de gest o como os ERPs Sendo um standard de comunica o aberto apresenta como principal objectivo permitir a interoperabilidade vertical entre os sistemas que se encontram dentro de uma organiza o 34 35 Em 1995 a reuni o de um conjunto de fabricantes de sistemas de automa o industrial cria a OPC Foundation que em 1996 apresenta a primeira vers o funcional do OPC Nos dias que correm fazem j parte da organiza o mais de 300 empresas sendo esta que define as especifica es do OPC e que procura melhorar e evoluir a tecnologia A sigla OPC que traduzida para portugu s significa Controlo Aberto de Processos denomina uma tecnologia que est baseada nas tecnologias da Microsoft como sejam o OLE Object Linking and Embedding COM e DCOM Trata se de um conjunto de interfaces m todos objectos e propriedades de comunica o que foram reunidos numa especifica o standard e aberta para acesso p blico Perante esta caracter stica o programador para desenvolver uma aplica o ter de consultar as especifica es que a OPC Foundaction desenvolveu e
46. a por subscri o para o grupo de controlo e Visualiza o do estado da vari vel de controlo e Visualiza o do c digo horas minutos e segundos do ltimo evento transferido Estes campos apenas funcionam para ajudar no controlo e acompanhamento dos testes numa vers o final seriam retirados 78 79 RS OPC Client Maquina de Comprovar Portas RS OPC Client Ver 2 0 Leitura Sincrona DMRON OpenDataServer 1 Servidor Escolhido M quina de Comprovar Portas Grupo Controlo grupocontrolo Grupo Dados RS q o gt Update Rate ms ho Parar Recolha 17 Grupo ctivo 7 Grupo Active 7 Subscribed Valor Controlo o Conex o BD 7 BD Ligada Leitura e Escrita de Itens Nome do Grupo gupol magl Update Rate ms 70 7 Grupo Activo Desconectar Item ID Valor Time Stamp Qualidade tagw20 os 2506200835548 12 tagbed100 RR 25 06 2009 3 55 48 fisz Leitura Sincrona Escrita Sincrona Figura 7 9 Interface do Cliente S ncrono OPC Descri o do funcionamento No interface temos duas zonas distintas M quina de Comprovar Portas e Leitura e Escrita de Itens ambas s o aut nomas e podem funcionar em simult neo Relativamente a zona Leitura e Escrita de Itens tudo se processa como na aplica o anterior A zona M quina de Comprovar Portas vai servir para a aquisi o e registo dos dados provenientes da m quina Primeiramente selecciona se o bot o Conecta
47. al vantagem da tecnologia OPC O software da aplica o escrito de forma independente do tipo de controlador dados do dist rico Os drivers ainda existem mas os clientes n o se apercebem deles E pre OPC server My E gt ABB AC800M T l m canique TSX Siemens S7 Figura 5 5 Com OPC adaptado de Pau05 O software de controlo cliente OPC a ser desenvolvido n o vai ter em conta qual o tipo de controlador mas apenas o standard OPC desta forma os drivers existem mas n o s o vistos por parte dos clientes figura 5 5 Vamos perante esta t cnica ter como principais vantagens e Desenvolver apenas um driver de comunica o reduzindo assim o esfor o de desenvolvimento e Reduzir ou acabar com incompatibilidades e conflitos de acesso e Estabelecer um standard e Aumentar a Integra o entre os distintos fabricantes e Menor depend ncia de Hardware e Software e Aumentar a flexibilidade Em concreto o OPC vai permitir aos fabricantes reduzir os seus custos com conectividade e aplicar as suas compet ncias no desenvolvimento dos seus produtos por outro lado os clientes ganham uma maior flexibilidade nos equipamentos e passam a escolher o software em fun o das suas potencialidades e n o se preocupam se o mesmo tem ou n o o driver para o seu equipamento 38 5 1 4 A Arquitectura Cliente servidor do OPC O principio de funcionamento do OPC baseado
48. ao servidor Uma outra possibilidade era pedir ao integrador a altera o do programa para passar a executar as funcionalidades secund rias 7 3 1 Algoritmo da Tarefa de Registo Local dos Dados Para responder ao paradigma da mem ria partilhada foi necess rio adicionar uma tarefa no aut mato com o objectivo de registar os eventos correspondentes a informa o dos instantes em 74 que temos as transi es primeiramente para um buffer e posteriormente em tempo oportuno para o cliente OPC A tarefa implementada no aut mato reserva duas reas distintas que funcionam como buffers a primeira serve para registar os eventos a medida que ocorrem a segundo serve como buffer de transfer ncia A tarefa em termos espec ficos vai registar a ocorr ncia dos eventos no buffer 1 quando este se apresentar cheio activa uma vari vel activa e transferido o conte do do buffer 1 para o buffer 2 O aut mato vai continuar a registar os eventos naturalmente Enquanto isto o servidor detecta por subscri o a mudan a da vari vel e o cliente por consequ ncia d a ordem para se ler os itens correspondentes ao buffer 2 no final da opera o volta a colocar a vari vel a Zero A imagem seguinte demonstra de forma esquem tica o algoritmo da tarefa a adicionar ao PLC PLC gt Diva Servidor OPC Ed Cliente OPC Figura 7 7 Tarefa a adicionar ao PLC No PLC foi implementado uma tarefa que criava uma ta
49. aparece uma mensagem de erro na consola a tabela do Anexo B apresenta as poss veis anomalias detect veis pela m quina A informa o do tipo do erro crucial que conforme se ver mais frente ser associada aos dados a transferir e a arquivar na base de dados ajudando deste modo na constru o dos indicadores de desempenho Embora fosse poss vel aceder ao programa do aut mato n o havia acesso aos coment rios nem ao nome das vari veis e muito menos a uma descri o da sua utiliza o Apenas tivemos acesso ao Grafcet geral representado na figura 2 3 o qual no entanto estava incompleto e apenas permitiu conhecer os estados principais do programa que podiam ali s ser conhecidos directamente a partir da observa o do funcionamento da m quina MANIPULADOR OFF 03 GRAFCET ALIMENTAR 100 03 ad mm GRAFCET ALIM PE A ETPOI 100 04 GRAFCCT ALIM PEGA ETP 15 y4 MANIPULADOR OFF 06 Grarcer TESTE GRrarcEr Teste Errol 100 07 GrRarcer TESTE ETPIG Em Cicio MANIPULADOR OFF Grarcer RETIRAR PE A Grarcer RET Pega Errol MANIPULADOR OFF Grarcer RET Pega ETPIZ Em Coro 14 SME 100 14 Se PO PE A Figura 2 2 Grafcet Geral da m quina 10 11 Foi tamb m pedido ao Integrador para disponibilizar o programa comentado mas alegando tratar se de informa o confidencial sobre o manipulador
50. as por PLCs 46 46 A utiliza o da tecnologia OPC e em concreto da especifica o OPC DA vai permitir desenvolver apenas um driver de comunica o e reduzir o esfor o de desenvolvimento A especifica o OPC DA permite implementar um modelo standard que realiza a troca de dados em tempo real 47 Capitulo 6 Avaliacao do Desempenho OPC Neste cap tulo ser inicialmente apresentado um Cliente OPC DA que foi desenvolvido para efectuar um primeiro contacto e teste da tecnologia OPC Posteriormente foi adicionado a este cliente a possibilidade de registo dos dados recolhidos numa base de dados Access As aplica es desenvolvidas proporcionaram um conhecimento pormenorizado de como a tecnologia OPC e em particular a especifica o DA funcionam e tamb m como s o aplicadas no terreno V o permitir adquirir boas pr ticas no desenvolvimento de produtos da fam lia OPC assim como conhecer as capacidades da tecnologia Obt m se nestes moldes um rendimento superior no desenvolvimento futuro de software 6 1 Desenvolvimento de um Cliente OPC DA Como nota preliminar deve referir se que todas as aplica es que ser o apresentadas de seguida foram testadas em ambiente real uma vez que foi utilizado um aut mato program vel igual e com as mesmas cartas que o utilizado na m quina de comprovar portas De seguida ser o descritas as v rias fases do desenvolvimento do cliente OPC at se chegar vers o final pret
51. bela de registos e toda a programa o capaz de responder de forma satisfat ria aos objectivos pretendidos importante salientar que a tarefa estava prepara para que enquanto o buffer 2 n o fosse registado mesmo que o buffer 1 estivesse cheio n o era apagado ficava a partir deste momento a espera e o 74 75 ltimo registo recebia informa o a demonstrar que se estava a perder informa o Na figura seguinte apresenta se o algoritmo da tarefa Inicializa o da M quina Colocar D2900 0 Limpar Apagar Buffers Buffer 1 a encher Buffer 1 registo n 19 we D2900 1 4 D2900 0 lt D2300 7 Grava o 20 registo com o gravado o 20 registo c digo 06 e dados 99 Buffer 1 est cheio Para de registar os estados e Se D2900 0 espera por D2900 0 ES Transferir Bufferl para Buffer2 Colocar D2900 1 Figura 7 8 Algoritmo da tarefa a adicionar ao PLC A c lula de mem ria D2900 assim como as c lulas usadas nos buffers ret m informa o mesmo com a falha de energia no PLC Deve se ter em conta que a vari vel D2900 colocada a zero pelo cliente OPC da aplica o 1 ou no arranque do PLC 7 3 2 Qual o Rel gio a Utilizar para Adicionar o Instante Temporal aos Registos Uma quest o pertinente de se fazer nesta altura era a utiliza o do rel gio do a
52. causa utilizava o System Platform da Wonderware Numa an lise muito breve foi poss vel concluir que para o sistema em an lise esta solu o era mais dispendiosa e mais limitativa de futuras evolu es embora permitisse uma implementa o mais r pida A grande vantagem da solu o apresentada mas que n o favorecia a Huf residia no facto de se estar perante um software bem testado onde o desenvolvimento de uma nova aplica o se limita configurar e programar objectos No entanto embora a implementa o seja mais r pida a solu o menos flex vel uma vez que os objectos est o pr criados logo uma altera o na sua estrutura necessita de uma programa o de raiz Relativamente aos custos a an lise comparativa revelou e Aproximadamente oito vezes mais cara em licen as de software e As cartas para redes dedicadas s o mais caras assim como os seus cabos e derivadores 22 23 e E necess ria mais m o de obra para a implementa o de v rias redes em v s de uma s rede ethernet 3 4 Escolha do Sistema Operativo O facto de a empresa trabalhar desde o n vel de gest o at ao n vel do ch o da f brica com a plataforma Windows levou nos a desenvolver o sistema de informa o tamb m recorrendo a esta plataforma Perante este facto qualquer abordagem passa por utilizar directa ou indirectamente as tecnologias COM e DCOM como base de desenvolvimento para a aplica o que ir gerir a comunica o en
53. cess O ADO Activex Data Object um interface de alto n vel para acesso a bases de dados que pode ser utilizado em aplica es convencionais como em aplica es web e que permite interagir com v rios tipos de fontes de dados como bases de dados folhas de c lculo e ficheiros de texto A possibilidade de interagir com v rios tipos de fontes de dados permite numa fase de desenvolvimento trabalhar com Access e posteriormente na fase de produ o passar por exemplo para o gestor de base de dados SQL Server Para isso apenas necess rio alterar o Provider OLEDB para ODBC para o Provider OLEDB para SQL Server O DSN Data Source Name permite configurar o nome da base de dados o endere o de servidor e o driver ODBC Na aplica o desenvolvida a base de dados identificada atrav s do DSN Logo qualquer altera o na localiza o da base de dados passa a ser reflectida apenas no DSN e n o no c digo da aplica o 50 51 A figura seguinte mostra a interface com o utilizador da aplica o desenvolvida nesta fase RS OPC Cliente Servidor Escolhido JOMRON OpenDataServer 1 Nome do Grupo grupol magl Update Rate ms f10 V Grupo Activo desconectar Item ID Valor Time Stamp Qualidade RS OPC Cliente Ve Conex o BD KZ i Leitura Sincrona Escrita Sincrona Figura 5 12 Interface do cliente OPC com registo de dados na BD Apresenta as seguintes funcionalidades e Procurar os
54. colocados na mem ria do PC atrav s do servidor DA e Durante os testes os perif ricos dos PCs n o est o acess veis e O numero de grupos criados Objectos OPCGroup foi dividido em quatro categorias 1 10 50 e 100 Grupos para analisar o peso do numero de grupos no ensaio e Foi utilizada a leitura por subscri o s quando ocorrer uma mudan a numa vari vel que o dados s o transferidos e A taxa de varia o dos itens simulada de forma a termos ao mesmo tempo 5 10 50 ou 100 de varia es simult neas No in cio do teste no instante t 0 s o lidos os valores de todos os itens seguidamente o cliente cria os grupos e come a a aumentar gradualmente o n mero de itens dividindo os de forma igual pelos grupos Continuamente s o medidos e registados os tempos das transac es tempo desde o pedido at que toda a opera o esteja conclu da calculado posteriormente a m dia de Update Rate para cada grupo em fun o das mudan as simult neas da carga Cada s rie de teste teve duas variantes o servidor e cliente na mesma m quina e em m quinas separadas Os resultados do estudo est o apresentados no Anexo C 6 3 1 Conclus es As conclus es que se seguem foram retiradas com base em conclus es e na an lise cuidada dos resultados do estudo recorrendo para isso a interpola es 1 Quando temos 20000 itens e uma troca simult nea de 5 1000 itens o servidor e cliente na mesma m quina A A
55. considerados v rios factores e Ordem financeira talvez o mais importante uma vez que o tecido empresarial quer ter o melhor sistema poss vel e que responda as suas necessidades ao melhor pre o Tamb m n o pode ser ignorado que um projecto muito caro pode levar a que a sua 20 21 viabiliza o seja imposs vel Ter em considera o que uma solu o que n o possua os ltimos avan os tecnol gicos mas que seja robusta eficaz e fi vel pode ser economicamente a melhor solu o para a empresa e Volume dados transferidos E necess rio conhecer o volume de dados a adquirir registar e transferir o qual depende do tamanho das mensagens e da cad ncia de transmiss o uma vez que poss vel ter mensagens pequenas mas um elevado n mero de dados a registar no mesmo instante de tempo e Compet ncias know how da empresa se a empresa tiver colaboradores com conhecimento para o desenvolvimento teste e implementa o do sistema de informa o ou se tem que recorrer a outsourcing e Ordem temporal Se a empresa tiver uma grande necessidade de adquirir o sistema pode levar a que se escolha a solu o mais r pida de implementar Como regra geral a utiliza o de ferramentas de desenvolvimento de software em tempo real torna o desenvolvimento mais r pido mas tamb m mais dispendioso e por vezes menos flex vel Conjugando os factores para a escolha da t cnica com a realidade da empresa Huf verifica s
56. consistia em recorrer a v rias redes propriet rias em fun o dos diferentes protocolos utilizados pelo fabricante de cada m quina Rede Local Cablada Aplica o em Empresas Topologia de Rede Poda seguir 2 caminhos Rede nica Ex Bhemet Redes Dedicadas Figura 3 2 Solu es a considerar na escolha da tipologia da rede A op o por redes propriet rias em projectos deste tipo apenas vi vel quando o projecto desenvolvido de raiz desde que ainda na fase de projecto haja o cuidado de garantir que todas as m quinas utilizam o mesmo protocolo No caso deste projecto como as m quinas foram desenvolvidas em momento de tempo distintos e por v rios integradores sem ter presente o pressuposto da comunica o com um sistema central exterior s linhas de produ o seria necess rio a implementa o de v rias redes Nestas condi es a op o por uma rede nica foi a solu o encontrada justificando se esta op o por raz es econ micas e log sticas De facto al m de mais econ mica esta solu o ocupa menos espa o onde por vezes este j escasso Conv m no entanto referir que as principais vantagens das redes propriet rias entre as quais o melhor desempenho e gest o de sistemas em tempo real n o s o muito relevantes para o sistema de informa o em estudo uma vez que nesta aplica o projecto conhecer o estado da linha com alguns segundos de atraso n o penaliza
57. criar o seu pr prio interface que responda as suas necessidades O OPC disponibilizado atrav s de uma biblioteca de software DLL que pode ser invocada por aplica es clientes escritas em Visual Basic C CH ou qual outra linguagem da fam lia da Microsoft A DLL t m dois tipos de interfaces o Automation Interface Visual Basic e Custom Interface C C Application OPC Custom I F OPC Server In Proc Local Remote Vendor Specific Logic Handler VB Application OPC Automation I F Figura 5 3 Tipos de interfaces para OPC adaptado de OPC08b 5 1 3 Potencialidades e Vantagens do OPC Um exemplo concreto das potencialidades do OPC o verificado em qualquer software de automa o pois cada aplica o dentro desta rea tem os seus pr prios drivers de comunica o para cada marca de PLCs Ou seja o driver da empresa de software x n o funciona com a aplica o da empresa de software y para o mesmo PLC A figura seguinte exemplifica a ideia anterior que de termos de desenvolver um driver para cada marca de equipamento 36 Base de dados do hist rico Profinet driver MasterBus MMS driver _ Ce ne ABB PLCs T l m canique PLCs Siemens PLCs Figura 5 4 Antes do OPC adaptado de Pau05 este o principal motivo que leva a que se tenha muito cuidado na aquisi o de software e hardware para que estes possam comunicar entre si e sem conflitos Esta sit
58. de processos em tempo real em que as ac es futuras no processo s o desencadeadas em fun o do estado actual das vari veis n o podemos recorrer a um leque de t cnicas que nos permitem ultrapassar a condi o da mem ria partilhada No sistema que estamos a desenvolver conhecer a evolu o do processo do processo com 1 um minuto de atraso n o relevante v o ser aplicadas t cnicas ser o explicadas posteriormente em 7 3 1 que permitam sobreporem se ao paradigma da mem ria partilhada garantindo assim que n o aja perda dos dados 68 69 7 2 Arquitectura do Sistema de Informa o Tomando em considera o a arquitectura geral definida na sec o 3 1 que apresenta um computador por linha de produ o onde fica alojado a aplica o que controla o sistema de informa o e um computador central que recolhe a informa o de cada linha Foi definida a arquitectura de controlo em termos espec ficos para o sistema de informa o que est apresentada na figura seguinte M quinas da Lnha da Procu o Escolhida Rodo Rodo Rode Rodo Sensores citados Cerscresfictaaoress Sensores A cuady es Sensores citados PE PIC PIC PIC Prog Cr Omrom Siemens x Ser idur DCOM blag Cmpmwar Mar De E E E hdustrial Hetwok Etrerve ICPF Servidor CPC ciente OFC D SOM ia Cllents OPC4DCCM Aslicagao 1 vB6 Jase de dados Aplica o 1 BE ua pi Aplica o 2 e 4 Aplce o 2 Pe 4 irhe 1 an a NE 6 rhe E S
59. desenvolver deve ser baseada em solu es standard e na utiliza o da rede ethernet j existente e A solu o a desenvolver deve ser flex vel de forma a permitir futuras evolu es e Interligar os dispositivos da linha de montagem a um computador central capaz de reunir a informa o da linha numa base de dados e O sistema a desenvolver deve fornecer indicadores de desempenho e de efici ncia tais como stop time tack time repair time OEE bottleneck station erros dos operadores apresentar estat sticas entre outros Os indicadores de desempenho ser o explicados no ponto 2 4 De entre as dificuldades detectadas pela Huf salientavam se a heterogeneidade dos equipamentos quer ao n vel do tipo de m quinas quer ao n vel do controlo e a dificuldade de como e onde recolher os dados que nos permitissem o calculo dos indicadores mais complexos Partindo dos dados conhecidos no momento foi elaborado um plano de trabalho que numa fase inicial consistiu na realiza o de v rias visitas t cnicas para recolher no terreno dados que permitissem caracterizar o sistema de produ o em estudo 2 2 An lise do Sistema de Produ o As visitas t cnicas realizadas permitiram efectuar uma an lise ao sistema de produ o da empresa e retirar um conjunto de conclus es apresentadas de seguida e que determinaram em larga medida o caminho a seguir Para uma melhor compreens o das observa es que ser o descritas neste t pico deve
60. desenvolver um objecto tipo e pedir aos fabricantes com os respectivos custos a inclus o desse software na sua aplica o Esta t cnica ser explicada pormenorizadamente no cap tulo 4 3 6 Resultados e Conclus es do Cap tulo No fim deste cap tulo passamos a e Ter definido a arquitectura geral a topologia de rede e a ferramenta de desenvolvimento a utilizar no desenvolvimento do m dulo e Ter definido as tecnologias de comunica o a aplicar no desenvolvimento do m dulo de aquisi o de dados em fun o do tipo de m quina Principais conclus es do cap tulo e A arquitectura a desenvolver na implementa o do sistema de informa o ser constitu da por um computador central que troca a informa o directamente com as m quinas da linha e Ser desenvolvida uma aplica o modulo de aquisi o e dados em Visual Basic 6 que utilizar a plataforma Windows e a rede ethernet para comunicar com os equipamentos 24 25 A escolha da ferramenta de desenvolvimento esta fortemente influenciada por factores de ordem financeira volume de transfer ncia de dados know how dos colaboradores e motivos de ordem temporal O sistema de informa o pode registar aproximadamente at 700 registos por minuto Deve se por este motivo ter aten o ao desempenho do conjunto PC aplica o e rede A tecnologia de comunica o a ser empregue para gerir o interface de dados nas m quinas que s o controladas por PLCs ser o
61. do sistema a implementar ent o escolhido o cliente s ncrono e apresentada a aplica o final testada na m quina e No ponto 7 6 apresentada uma aplica o a pensar num teste para toda a linha e No ponto 7 7 s o apresentadas as conclus es em fun o dos resultados obtidos 7 1 An lise Aspectos para a Implementa o do Sistema de Informa o Conforme foi j exposto em cap tulos anteriores optou se pela especifica o OPC DA para a transmiss o de dados entre o servidor e o cliente OPC Esta especifica o funciona com base no paradigma de mem ria partilhada Como tal a mudan a de uma vari vel pode n o ser registada se for escrito um novo valor antes do anterior ter sido lido e registado o que pode ocorrer quando o per odo de amostragem pequeno ou devido ao congestionamento da rede Mesmo quando h uma grande margem de seguran a folga na transfer ncia dos dados podem acontecer situa es de congestionamento da rede como por exemplo uma esta o bloqueada ou uma esta o com um funcionamento deficiente em que o funcionamento sob o paradigma da mem ria partilhada provoca a perda de dados Com a margem que temos essa possibilidade era bastante remota e quase insignificante mas deve ser considerada a possibilidade da solu o ser aplicada em sistemas de maior dimens o ou at mesmo em juntarmos as redes independentes para cada linha de montagem numa s em estimativa 6 vezes maior No controlo
62. dor al m de que facilmente s o desenvolvidos algoritmos que garantam o n o congestionamento da rede conforme se ver mais frente 20 3 3 Ferramenta de Desenvolvimento da Aplica o As duas op es no ponto anterior podem ser abordadas de duas formas distintas e ou desenvolvendo uma aplica o para o sistema de raiz utilizando para isso linguagens e ferramentas de desenvolvimento de aplica es de uso gen rico por exemplo programa o em VB NET CH C Java e ou recorrendo a ferramentas de desenvolvimento dedicadas a aplica es deste tipo tais como as existentes no mercado da Wonderware System Platform In Touch HMT ou da Siemens WINCC Simatic Net Rede Local Cablada Aplica o em Empresas Topologia de Rede Rede nica Ex Ehemet Redes Dedicadas Ferramentas de Ferramentas de desenvolvimento desenvolvimento Recomendo a Recomendo a Recomendo a Recomendo a aplica es de uso aplica es aplica es de uso aplica es gen rico vB Net CH dedicadas System gen rico vB Net CH dedicadas System C Java Plataform Simatic Net C Jawa Plataform Simatic Net Figura 3 3 Solu es a considerar na escolha da ferramenta de desenvolvimento Sendo as duas abordagens vi veis partida a op o vai depender da an lise das vantagens de cada abordagem em conjuga o com as val ncias que a empresa det m Nessa an lise podem ser
63. dor e cliente na mesma m quina e em m quinas separadas DCOM 50 Groups a COM SO Groups DCOM 1 Group COM 1 Group Average Update Rate Group ms Figura C 3 Compara o do m nimo Update Rate dependendo do numero de grupos 102 103 4 Minimo Update Rate dependendo de diferentes taxas de varia o dos itens cliente e servidor no mesmo PC 10 Groups Groups Groups Groups Groups j l Average Update Rate Group ms CRBSBUSRIRBRGIANAHIS Numberofit ms 16000 6800 17600 18400 19200 20000 Figura C 4 Minimo Update Rate dependendo de diferentes taxas de varia o dos itens COM 5 Minimo Update Rate dependendo de diferentes taxas de varia o dos itens cliente e servidor em PCs separados 2500 Groups Groups Groups 2000 DCOH 10 Groups 5 Groups j Average Update Rate Group ms D p S 1000 Oy Qo Figura C 5 M nimo Update Rate dependendo de diferentes taxas de varia o dos itens Dcom 104 104 6 Compara o do m nimo Update Rate dependendo de diferentes taxas de varia o dos itens servidor e cliente na mesma m quina e em m quinas separadas 10 Groups 100 10 Groups 100 10 Groups 10 10 Groups 10 Average Update Rate Group rns a S E e 14400 E e ee RE 8 8 N umber 210400 11200 12000 3 1760
64. dos Requisitos e Indicadores Como resultado da an lise efectuada e tendo presente os objectivos e as necessidades da empresa foram definidos os requisitos e os objectivos gerais do sistema de informa o a desenvolver Assim o sistema de informa o deveria de ser capaz de Monitorizar do processo de fabrico em tempo real Recolher e registar os dados sobre a efici ncia dos equipamentos Fornecer Indicadores estat sticos Permitir conhecer a contribui o de cada m quina para o desempenho do processo produtivo Permitir a monitoriza o remota do processo e fabrico Relativamente visualiza o do processo produtivo o sistema devia apresentar 14 O Estado actual dos equipamentos sob a forma de um sin ptico do processo de fabrico Os Indicadores as estat sticas e gr ficos que o sistema vai calcular e ou fornecer Erros ocorridos nas m quinas Relat rios e hist ricos sobre a produ o erros no parque das m quinas Disponibilizar os dados em folha de c lculo 15 Relativamente avalia o do desempenho pretendia se que o sistema fornecesse os seguintes indicadores Disponibilidade Stop time tempo de paragem indicador que contabiliza o tempo em que a m quina esteve parada Tack time tempo de opera o indicador que contabiliza o tempo em que a m quina esteve em opera o Repair time tempo de repara o indicador que contabiliza o tempo em que a m quina esteve em repara o ou
65. e dispon vel em http msdn microsoft com en us library ms809311 aspx Acesso em Fevereiro de 2009 T0109 Toledo Maria Beatriz Felgar de COM DCOM Instituto de Computa o Unicamp dispon vel em http www ic unicamp br beatriz cursos mo809 2006 slides COM_DCOM pdf Acesso em Fevereiro de 2009 106
66. e agrupar todas essas solicita es da melhor forma poss vel para enviar posteriormente ao dispositivo O interface exactamente o mesmo assim como as suas fun es apenas alterado o tipo de leitura Enquanto numa leitura s ncrona executamos a fun o SyncRead e dentro do mesmo procedimento s o nos devolvidos os itens numa leitura ass ncrona ao executar a fun o AsyncRead apenas lan ado o pedido nesse procedimento fica activa a partir deste momento uma fun o de callback AsyncReadComplet que respons vel por devolver os dados pedidos A principal dificuldade na implementa o deste tipo de leitura residiu na identifica o dos erros que o manual da especifica o tinha na inicializa o do tipo e dimens o das vari veis Apesar de ser o tipo de leitura mais eficiente n o ser aplicada pelos motivos j descritos em 6 3 dos quais se salienta o paradigma da mem ria partilhada No entanto tamb m foram atingidos todos os objectivos nos testes em ambiente real realizados 7 5 3 Aplica o Final Testada nas M quinas Escolhido que est o tipo de leitura de dados era necess rio realizar no cliente s ncrono do sub cap tulo 7 5 1 algumas altera es finais para realizar o teste na m quina 82 Nas aplica es testadas at aqui foram sempre utilizadas condi es reais de utiliza o pois t nhamos uma cadeia de dados igual a que seria encontrada na linha apenas era simulada a ocorr
67. e dados de produ o um problema enfrentado por grande parte das empresas industriais devido ao esfor o de melhoria cont nua que s o obrigadas a desenvolver para acompanhar os desafios competitivos a que est o sujeitas actualmente O tradicional registo dos dados pelo operador em papel ou mesmo directamente em suporte inform tico enfadonho moroso suscept vel de erros e muitas vezes n o permite conhecer em tempo til o evoluir do processo produtivo Neste contexto podem ser consideradas v rios tipos de empresas conforme o grau de automatiza o na recolha e no tratamento dos dados de produ o O estudo aqui apresentado tem por alvo as empresas com um elevado grau de automatiza o dos processos f sicos de produ o mas que n o disp em de sistemas de informa o que lhes permitam acompanhar em tempo real o desempenho desses processos Muito frequentemente estas empresas verificam que o seu parque de m quinas n o foi desenvolvido tendo presente a necessidade de recolha autom tica de dados devido a factores como M quinas sem qualquer comunica o com o exterior e Tecnologias diferentes de controlo Marcas de hardware com tecnologias incompat veis M quinas de diferentes marcas ou fabricantes Nestas circunst ncias o desenvolvimento de um sistema de informa o que permita recolher e tratar os dados um problema complexo em que preciso considerar v rias dimens es conforme se demonstra a
68. e de Bados eres 50 6 1 4 Resultados e Conclus es erre ereneerae i iee 53 6 2 Teste para Determina o do Minimo Update Rate eee eeeeesecsecesecneceaeeeseeees 53 62 1 Procedimento de Festens enenu awc hen eid oie ha e ala ees 53 6 2 2 Testes BtectuiadOs its seriais een ak Aastra eee ets 54 6 2 3 Resultados anea nite ee a e a a i a ess 56 GDA CONC IUSOES aten afora asa e a E aed e e E e e E e 57 6 3 Estudo de Performance Realizado pela OPC Foundation ceseeeseceseceneeeeeeees 59 6 3 1 Concluse Srni e a a E ad sob a E isto aE E EE 60 6 4 Aplicabilidade da Tecnologia OPC errar 65 7 Implementa o do Sistema de Informacad ccccsssrscsscssssessecscsscessesssscsssseseseeees 67 7 1 An lise Aspectos para a Implementa o do Sistema de Informa o 68 7 2 Arquitectura do Sistema de Informa o errar 69 7 2 1 Fluxo de Dados e Organiza o das Camadas do Mod para o S de Informa o 70 122 Recolha vid OPC seio re EE A Bo eos pombo bad cala doles Do aU DECO pd road b da 71 T23 Recolhavia DEOM ss cece iara oirin toote EEEE ALTE A edin eee 72 7 2 4 Arquitectura das Camadas para o Modulo de Aquisi o de Dados 72 7 3 Configura es na M quina de Comprovar Portas no PLC seese 13 7 3 1 Algoritmo da Tarefa de Registo Local dos Dados 13 7 3 2 Qual o Rel gio a Utilizar para
69. e o controlo do servomotor isso n o foi poss vel Em consequ ncia foi necess rio executar um estudo minucioso do programa do aut mato que permitiu construir o seguinte diagrama de estados que indica os estados e os eventos principais Este diagrama est relacionado e que funciona sobre com o Grafcet geral mas ret m apenas os eventos relevantes do ponto de vista da monitoriza o da m quina Um evento relevante por exemplo o in cio de ciclo J o fecho de uma electrov lvula no meio do ciclo n o considerado um evento relevante a menos que essa electrov lvula tenha encravado OO Fora De servi o ap Sa E gas ani es Stoppers_ON 1 01 Espera CONDI ES L J os Inlclal 1 EM ESPERA HA EM CICLO Film Ciclo Err Processo Err Encrav Err Proceso Rec Erro Err_Encrav Figura 2 3 Diagrama de estados obtido De acordo com este diagrama do ponto de vista da monitoriza o a m quina tem 5 estados relevantes a saber 00 Fora de Servi o a m quina encontra se ligada a corrente mas espera que os Stoppers parte da m quina onde s o recebidas as paletes estejam activados evento Mes Stoppers ON para receberem as paletes com as pe as passando assim para o pr ximo estado 01 Espera de condi es a m quina est ligada com os Stoppers ligados mas espera ter condi es para poder receber pe as Raz es para ter
70. e que e Relativamente aos factores econ micos mais vantajoso a constru o de uma s rede para a transfer ncia de dados do que v rias dedicadas em fun o dos protocolos utilizados pelos diferentes fabricantes presentes na f brica em grande medida porque as cartas para redes propriet rias s o em geral muito mais caras que cartas para ethernet devido a grande implanta o desta rede tamb m importante referir que em determinados equipamentos n o poss vel adicionar cartas de comunica o por falta de slots de expans o ou mesmo por impossibilidade de receber qualquer carta Em ltimo recurso esta limita o pode levar utiliza o de um novo aut mato program vel Nestes situa es a utiliza o de uma rede ethernet permite uma solu o muito eficaz que consiste na utiliza o da porta s rie receber um conversor s rie ethernet passando assim o dispositivo a comunicar com a rede e Quanto ao volume de dados o projecto n o t m um grande volume de dados a transferir mas pode ter muitos acessos ao meio f sico em simult neo As m quinas t m ciclos de funcionamento de 8 a 10 segundos durante os quais tem de ser registados em 22 m dia 3 eventos Como a linha t m 30 m quinas teremos 700 registos aproximadamente por minuto A situa o cr tica ocorre se todas as m quinas acedessem ao meio f sico ao mesmo tempo situa o que ser analisada posteriormente e No que concerne ao terceir
71. ectores ENCRAVAMENTO Pris o mec nica do CILINDRO ELEVADOR DE cilindro ou desafina o PIN A dos detectores Verificar cilindro e respectivos detectores ENCRAVAMENTO Pris o mec nica do CILINDRO ELEVADOR DE cilindro ou desafina o PALETE dos detectores Verificar cilindro e respectivos detectores 100 ENCRAVAMENTO CILINDRO 2 AVAN O DE TRANSPORTE DA PE A Pris o mec nica do cilindro ou desafina o dos detectores Verificar cilindro e respectivos detectores ENCRAVAMENTO CILINDRO 2 AVAN O DE ELEVADOR DE PE A Pris o mec nica do cilindro ou desafina o dos detectores Verificar cilindro e respectivos detectores ERRO TIPO PE A INCORRECTO A pe a n o a que esta programada na consola Verificar a pe a ou verificar se receita da consola esta bem parametrizada ERRO FALTA PE A ALARME TORQUE M XIMO N o existe pe a no ninho C lula atingiu valor m ximo programado Verificar c lula Verificar pe a ou pris o ERRO TORQUE RODAR A ESQUERDA Valor de torque programado atingido Verificar a pe a ERRO TORQUE FALTA DETEC O MOLA Valor de torque programado atingido Verificar a pe a ERRO TORQUE RODAR A DIREITA Valor de torque programado atingido Verificar a pe a ERRO SERVO MOTOR OMRON Servo n o atingiu a cota de destino Verificar origem da pris o do motor ERRO ALTURA CE1 MESA POSICIONAMENTO
72. egunda parte opera as m quinas controladas por IPCs e aplicada a tecnologia DCOM M dulo de tratamento de dados Aplica o que efectua o tratamento dos dados e apresenta os indicadores para o sistema de informa o Recorre a base de dados criada pelo m dulo de aquisi o de dados para efectuar o tratamento dos dados e apresentar os indicadores A organiza o do cap tulo a seguinte No ponto 7 1 s o analisados aspectos para a implementa o do sistema de informa o No ponto 7 2 apresentada a arquitectura do sistema de informa o e descrito como o fluxo de dados e a organiza o das camadas do modelo para o sistema s o implementados com especial relev ncia na recolha de dados via OPC e DCOM No ltimo sub ponto apresentada a arquitectura das camadas para o m dulo de aquisi o de dados No ponto 7 3 apresentada a aplica o que corre nos controladores locais de cada m quina aut matos program veis e que respons vel pelo registo dos dados numa 68 fase prim ria no PLC para que posteriormente o servidor OPC os recolha tamb m definido a constitui o de um registo para que a informa o proveniente das m quinas seja estandardizada e No ponto 7 4 apresentada a base de dados e No ponto 7 5 apresentado o desenvolvimento do m dulo de aquisi o de dados S o desenvolvidos dois tipos de clientes s ncrono e ass ncrono e analisadas as suas vantagens e desvantagens em fun o
73. ema de informa o orientado para o processo em causa o qual foi organizado nos seguintes m dulos e M dulo de aquisi o de dados respons vel pela recolha e registo de dados subdivide se em dois sub m dulos O primeiro opera com as m quinas controladas por PLCs e utilizada a tecnologia OPC o segundo opera as m quinas controladas por IPCs e baseado na tecnologia DCOM Nos dois casos os dados provenientes dos equipamentos de fabrico s o registados em base de dados e M dulo de tratamento de dados respons vel pelo tratamento dos dados e pelo c lculo e apresenta o dos indicadores de desempenho tais como OEE tempo de paragem e respectiva causa tempo para ajustes faltas de material tempo de manuten o 90 A arquitectura resultante assenta nas tecnologias OPC e DCOM sobre uma rede ethernet Desta combina o resultou uma solu o que implementa a comunica o dos dados de uma forma flex vel e que permite futuros desenvolvimentos ou evolu es Os testes realizados com a tecnologia OPC permitiram concluir com seguran a que o seu desempenho e as suas capacidades s o compat veis com os requisitos desta aplica o conforme no descrito no cap tulo 6 As solu es desenvolvidas t m uma margem de progresso significativa e o uso de algoritmos adequados permitir a sua utiliza o em sistemas de grande dimens o Por seu lado a tecnologia DCOM tamb m apresenta um desempenho ao n vel dos requisitos do projec
74. en o deste campo A solu o consistiu em ter uma vari vel que era constantemente incrementada com uma fregu ncia de 100ms entre de O a 9 voltando posteriormente ao in cio e sempre que ocorre um evento tamb m registado tamb m o valor desta vari vel O campo do c digo utilizado para registar o n mero do estado em que a m quina entrou servindo tamb m para indicar a perda de registos quando os buffers est o cheios O campo de dados serve para transportar informa o relativa ao estado como seja a indica o do erro quando se tratar de um estado de erro A 4 e 5 Word foram deixadas livres prevendo futuras evolu es do sistema Os dados no registo s o do tipo BCD cada buffer tem uma capacidade de 100 words o que perfaz 20 eventos No caso da m quina em estudo um buffer capaz de registar 7 ciclos do normal funcionamento da m quina o que significa uma autonomia de 70 segundos ou 140 segundos se considerarmos os dois buffers O tamanho do buffer pode se necess rio ser aumentado porque a programa o esta feita a pensar nesta possibilidade ao deixar vari veis estrategicamente colocadas que carregam por exemplo do tamanho da tabela de registos Os campos ano m s e dia s o adicionados na aplica o cliente que controla o sistema de informa o recorrendo para isso data do sistema operativo 76 77 7 4 Base de Dados A base de dados capaz de fornecer est informa o ter uma tabela para todas as m qu
75. endida justificando se as v rias op es que foram sendo efectuadas Mais frente ser o descritas as altera es que necess rio introduzir no programa do aut mato que controla a m quina assim como o programa utilizado no aut mato de testes para simular o normal funcionamento da m quina 48 6 1 1 Configura es Registo da Biblioteca do OPC no Windows A primeira tarefa a realizar para come ar a desenvolver a aplica o preparar o sistema operativo para operar com a tecnologia OPC necess rio proceder ao registo da biblioteca DLL do OPC recorrendo para isso ao Registry do Windows O registo executado da seguinte maneira 1 Copia se o ficheiro OPCDAAUTO DLL para a directoria C WINNT System32 opddaauto 2 Registar o ficheiro como C gt regsvr32 C WINNT System32 opddaauto O passo a seguir teve por objectivo garantir a comunica o entre o aut mato CJ1 e o PC via ethernet tendo sido utilizado o software Cx Programmer De seguida foi instalado e configurado o servidor OPC DA tendo sido utilizado um software fornecido pelo pr prio fabricante do aut mato program vel aplica o CX Server OPC da OMRON Seguidamente escolhemos quais as posi es de mem ria utilizadas no aut mato para o controlo do processo e definimo las como Itens no servidor A partir deste momento todas as vari veis relevantes para conhecer o desempenho da m quina de comprovar portas passam a estar mapeadas no servidor OPC
76. equipamentos para a automa o industrial e em especial no mercado de PLCs Analisando as marcas que estavam presentes na linha todas elas forneciam um servidor OPC DA desenvolvido pelo pr prio fabricante No entanto se fosse confirmado que uma das marcas n o tinha o seu pr prio software restava nos procurar numa das empresas que se dedicam ao desenvolvimento de servidores OPC de que s o exemplo a Kepware e a Matrikom Estas empresas desenvolvem servidores OPC DA permitindo a comunica o com equipamentos que possuam ou n o servidor deste tipo Por vezes estas empresas apresentam um desempenho do seu servidor superior ao da marca original Depois de escolhida a especifica o a ser utilizada foi consultado o manual disponibilizado pela OPC Foundation OPC08c e exemplos de aplica es b sicos para come ar a desenvolver a primeira aplica o Esta teve como objectivo principal implementar um cliente OPC capaz de trocar informa o com um qualquer servidor OPC DA De seguida ser apresentada uma breve descri o da especifica o que vai permitir compreender melhor o funcionamento desta e concluir a raz o da sua escolha 5 2 1 OPC Data Access A especifica o OPC DA como j foi referido destina se a recolher ou alterar o estado de qualquer vari vel do processo a controlar esta foi desenhada para aceder a dados de um servidor em rede O desenvolvimento de um sistema que implemente a especifica o OPC DA come a pela
77. ezes o m nimo Update Rate para uma carga de 0 62 Tabela 6 4 Conclus o dos resultados da s rie 4 Configura o N de grupos Tempo ms Mesma M quina COM 10 100 1008 Mesma M quina COM 10 50 7710 B At 10 da carga n o temos uma varia o significativa do m nimo Update Rate C Temos uma velocidade de transfer ncia de dados de 3 8Mbits s quando temos a carga de 100 D Mesmo quando n o temos varia o de itens carga 0 o sistema continua em constante opera o o valor n o recebido mas tem que ser verificado sendo esta a raz o porque temos neste caso 498ms de Update Rate 5 Quando temos 20000 itens uma carga vari vel e o cliente e servidor em PCs separados A A influ ncia da carga bastante significativa porque o m nimo Update Rate para uma carga de 100 sensivelmente 4 5 vezes o m nimo Update Rate para uma carga de 0 Tabela 6 5 Conclus o dos resultados da s rie 5 Configura o N de grupos Tempo ms M quinas Separadas Dcom 10 100 2315 M quinas Separadas Dcom 10 50 1409 B Temos uma velocidade de transfer ncia de dados de 1 67Mbits s quando temos a carga de 100 A velocidade standard utilizada em redes nos dias que correm situa se nos 100Mbits s perante a velocidade de transfer ncia de dados j determinada 1 67Mbits s verifica se que sobra muita largura de banda na rede para outras aplica es fun es 6 Se compararmos as duas
78. for um erro de processo passa para o estado Em Espera 2 3 2 M quina de Linguetas Trata se de uma m quina que est inserida na linha que produz sistemas de fechaduras para o grupo autom vel PSA Peugeot e Citro n A m quina insere as linguetas e molas nos cilindros das fechaduras que permitem a codifica o da fechadura para que esta apenas abra com a chave correspondente Figura 2 4 Imagem de um cilindro linguetas e molas No final do ciclo a m quina realiza um teste para verificar se a fechadura est bem montada e operacional 12 13 Figura 2 5 Maquina de Linguetas A m quina controlada por unidade de comando que constitu da por um PC industrial IPC com processador Pentium IV a 2 4Ghz e que possui as seguintes cartas de comunica o Cartas para sinais anal gicos controlo do apalpador de molas Cartas Can bus para o controlo dos drivers dos motores Cartas AS I para comunicar como os aut matos Carta ethernet para comunica o com o exterior Outros equipamentos de controlo relevantes na m quina de linguetas s o os aut matos Siemens Simatic S7 300 e o aut mato Festo FC640 que s o os respons veis pelo controlo do Handling conjunto dos dois manipuladores da m quina A comunica o com o operador realizada com recurso a um terminal t ctil Elo TouchsSystems A aplica o de controlo no IPC est desenvolvida em C e n o de c digo aberto Log
79. formato BCD e posteriormente transferido para tr s words Seguidamente decomposto em dia m s ano horas minutos segundos para poder ser reagrupado num formato standard que permita c lculos em bases de dados e Regista os dados na base de dados Na figura seguinte est um excerto da tabela Maquina4 onde podem ser visualizados registos que foram introduzidos pelo cliente na sec o M quina de Comprovar Portas No campo c digo est o n mero do evento e no campo StampMag4 est o time stamp do evento com o instante de tempo recolhido no aut mato 80 81 Tee Tabela sE x e Toi Sommen E 25 06 2009 11 04 04 25 06 2009 11 04 04 25 06 2009 11 04 05 25 06 2009 11 04 06 25 06 2009 11 04 07 25 06 2009 11 04 08 25 06 2009 11 04 08 25 06 2009 11 04 09 25 06 2009 11 04 10 Registo 14 4 1 CIE de 50 Figura 7 10 Imagem da Tabela Maquina4 preenchida pelo cliente OPC 2 a 4 5 1 2 3 4 m 7 5 2 Desenvolvimento de Cliente OPC ass ncrono O passo seguinte consistiu no desenvolvimento de uma aplica o id ntica em tudo ao cliente s ncrono mas que realizasse uma leitura dos itens de forma ass ncrona Ou seja que permitisse que o cliente OPC continue a trabalhar enquanto o servidor recolhe os dados pretendidos Como ja foi referido para realizar esta fun o utilizada uma fun o de callback O servidor OPC est preparado para aceitar v rios pedidos de dados do cliente OPC
80. gica visualizada na arquitectura da figura anterior existem dois tipos de interfaces o OPC Custom e o OPC Automation O interface que vamos analisar ser o OPC Automation uma vez que o utilizado no projecto A escolha recaiu naturalmente sobre o OPC Automation pois este o nico a funcionar com as ferramentas de programa o da Microsoft e foi inicialmente desenvolvimento para trabalhar precisamente com Visual Basic 6 Em termos de programa o temos que a inst ncia do servidor vista por parte do cliente da seguinte forma 42 43 Figura 5 9 Hierarquia de objectos da OPC Automation adaptado de OPC08c Analisado a imagem anterior conclui se que esta hierarquia de objectos leva o cliente a criar v rios objectos que est o encapsulados uns nos outros para aceder a um item Assim como exemplo temos que ao criar uma inst ncia no servidor vamos invocar o objecto OPCServer e este objecto por sua vez cria o objecto OPCGroups e OPCBrowser Explicando a fun o principal de cada objecto conclui se que e O objecto OPCServer cria e gere a conex o entre a aplica o e o servidor e O objecto OPCBrowser criado pelo objecto OPCServer e respons vel por permitir a navega o pelo servidor e O objecto OPCGroups criado pelo objecto OPCServer e representa a colec o dos grupos criados pelo cliente e O objecto OPCGroup mant m informa o do estado dos mecanismos de acesso aos itens e O objecto
81. has floor Business Netvrork Etrerve ICPF mim q LV com o exterior nternet PC Central RCE A Figura 7 1 Arquitectura de controlo do sistema Analisando a figura v se que o computador que controla o sistema de informa o da linha 1 PC1 Linhal recorre a dois m dulos para cumprir os objectivos definidos para o sistema de informa o e que est o apresentados no ponto 2 4 o m dulo de aquisi o de dados aplica o 1 e m dulo de tratamento de dados aplica o 2 O primeiro m dulo respons vel pela recolha de dados provenientes das m quinas da linha e registo dos mesmos na base de dados O segundo realiza o tratamento dos dados 70 recorrendo para isso ao acesso e preenchimento da base de dados e posterior apresenta o de informa o referente a linha como sejam os indicadores de desempenho Tamb m no computador da linha 1 ser o instalados os servidores OPC que v o permitir a comunica o com os PLCs Na linha de produ o onde se vai realizar o projecto t m se um especial relevo nas m quinas onde se v o realizar os testes M quina de comprovar portas e M quina de linguetas e onde se salienta o servidor DCOM componente de software a adicionar aplica o que controla a m quina que fica situado no IPC da m quina de linguetas O que se verifica na linha 1 a que foi escolhida para a realiza o do projecto ser repetido numa fase de implementa o nas restantes 5 Como j t
82. he a informa o proveniente das m quinas e regista essa informa o numa base de dados Inicialmente desenvolveu se um cliente s ncrono e um cliente ass ncrono muito pr ximos do m dulo de aquisi o final pretendido depois de uma an lise de ambos foi escolhido o cliente s ncrono e realizadas as altera es finais e posteriormente executado o teste directamente na linha Deve se salientar que todos os testes realizados ao software mesmo em fase de desenvolvimento eram realizados em ambiente real porque a cadeia de aquisi o era igual a que seria encontrada na linha 7 5 1 Desenvolvimento de Cliente OPC S ncrono V o ser adicionadas no cliente OPC DA desenvolvido no cap tulo 6 1 3 mais funcionalidades que v o ser executadas em paralelo com as j desenvolvidas O objectivo fundamental desta aplica o a recolha dos itens registo dos eventos da m quina recorrendo a uma leitura s ncrona Esta leitura desencadeada quando a vari vel de controlo activa esta est localizada no aut mato e significa buffer cheio A aplica o desenvolvida apresenta o interface da figura seguinte mantendo as capacidades da aplica o anterior e adicionando as seguintes e Execu o da conex o e cria o de dois grupos grupo de controlo para verificar o estado da vari vel de controlo e grupo de dados onde se situam os itens que recolhem a informa o proveniente da m quina e Activa o e desactiva o dos grupos e a leitur
83. ies of control manufacturers of the hardware with incompatible technologies and machines of different marks or manufacturers There are in the market innumerable systems to help in the management and control of the areas of production of the companies but they tend to be applications isolated one from the others or at least with little integration between them The protocols of communication proprietors make the systems of analysis disconnected inside the company and influence the future choices to guarantee the total compatibility between the systems This study presents the procedures and analyses accomplished to develop a system of information guided for the manufacture processes capable to collect automatically given proceeding from a heterogeneous set of machines and equipment of production When initiating this type of projects it is necessary to have based references that allow anticipatedly to see which ways can be better or more effective It is in this direction that in this work will be presented references for the development and compatibility of integration of systems as they are technologies OPC COM and DCOM Having as main focus OPC technology this work also makes reference to the components of Software developed in COM and DCOM and it studies the performance of a client OPC Key Words integration of systems components of software COM DCOM OPC OPC DA server client client OPC driver controller specification protoc
84. ifier Human Machine Interface Hypertext Transfer Protocol Interface Identifier Computador Industrial Laboratory Information Management Systems Manufacturing Execution System Open Data Base Connectivity Overall Equipment Efficiency Object Linking and Embedding Open Process Control Especifica o Alarms amp Events Especifica o Data Access Especifica o Historical Data Access Especifica o Unified Arquitectura Object Linking and Embedding Database Remote Procedure Call XIX SI SOAP SCADAS TCP IP VB XML NET Sistema de Informa o Simple Object Access Protocol Supervisory Control and Data Aquisition Transmission Control Protocol Internet Protocol Visual Basic eXtensible Markup Language Tecnologia de Programa o da Microsoft Vers o 1 0 8 de Setembro de 2009 XX Capitulo 1 Introducao O trabalho apresentado neste documento foi desenvolvido no mbito do Mestrado em Automa o Instrumenta o e Controlo Este primeiro cap tulo come a por apresentar a motiva o os objectivos e o contexto em que decorreu o trabalho tamb m descrita a metodologia seguida e a organiza o do documento 1 1 Motiva o Na base do sistema aqui apresentado est a necessidade de recolha autom tica de informa o sobre os processos de fabrico que permita numa fase posterior proceder avalia o do desempenho e ao desenvolvimento do sistema produtivo A recolha e tratamento autom tico d
85. im como as principais t cnicas associadas Ser apresentado um cliente e servidor que foram desenvolvidos com o objectivo de demonstrar e testar a aplicabilidade desta tecnologia 4 1 Conceitos e Fundamentos de COM e DCOM Neste ponto ser o descritos os t picos mais relevantes do estudo desenvolvido para compreender os principais conceitos e fundamentos de COM e DCOM Ser o apresentados conceitos que apresentam o caminho seguido justificando as decis es tomadas O desenvolvimento de aplica es em sistemas operativos da Microsoft leva nos utiliza o do COM e DCOM mesmo que por vezes n o nos darmos conta da sua utiliza o Os t picos seguintes tiveram com refer ncia essencialmente os documentos presentes no sitio da Microsoft MSDN Com09 Dcn09 e Den09b os documentos de Miguel Monteiro Mig09 na disciplina de Tecnologias de Distribui o e Integra o e as apresenta es da disciplina de Sistemas Distribu dos de Maria Toledo Tol09 4 1 1 Hist ria A especifica o COM Component Object Model surgiu em 1993 na sequ ncia da evolu o de tecnologias que permitiam a integra o de aplica es e a cria o de documentos compostos nos sistemas operativos Windows Essas tecnologias mais antigas ficaram conhecidas por DDE 28 Dynamic Data Exchange que definiu protocos e servi os de comunica o entre aplica es para a troca de dados e OLE Object Linking and Embedding permitindo a cria o de doc
86. imadamente 700 registos poss veis da linha Considerando agora o estudo da OPC Foundation e fazendo uma interpola o aos dados do gr fico da figura C5 na linha DCOM 10 Groups 10 obtemos que para a pior situa o cliente e servidor em m quinas separadas situa o que n o se verifica neste projecto poss vel ter como m nimo update rate aproximadamente 38 46ms isto quer dizer que em cada 38 46 ms podemos registar 48 itens 10 dos 480Itens Comparando este valor com os 675 registos por minuto 7 5 ciclos por minuto 3 eventos por ciclo 30m quinas vezes 2 itens necess rios para cada registo temos 1350 itens por minuto lidos Eram necess rios apenas 1082 ms para ler os poss veis 675 registos que a linha pode produzir no m ximo num minuto As conclus es anteriores permitem afirmar com relativa seguran a que uma solu o baseada em OPC satisfaz os requisitos do sistema de informa o em estudo 66 66 67 Capitulo 7 Implementacao do Sistema de Informacao Descrever o sistema implementado com o objectivo de satisfazer os requisitos identificados no cap tulo 2 e recorrendo s tecnologias estudadas nos cap tulos 4 5 e 6 O sistema desenvolvido est organizado nos seguintes m dulos Modulo de aquisi o de dados Aplica o que efectua a recolha e registo de dados e que se subdivide em duas partes A primeira parte opera as m quinas controladas por PLCs e aplicada a tecnologia OPC a s
87. inas Essa tabela ter os seguintes campos e ID ndice do registo e CodMag c digo da m quina onde ocorreu o evento e CodActual campo da base de dados onde registado o c digo do estado actual da m quina e DadosErros Campo onde registado o tipo de erro que provocou a paragem da m quina Este campo tamb m tem a possibilidade de poder ser utilizado para registo de dados ou outra informa o relevante para o processo quando o estado actual n o de erro e TStamp Campo onde registado o instante temporal em que a m quina entrou no estado actual composto por horas minutos e segundos e DSegundos Campo utilizado para ser registado ao nivel do d cimo de segundo o instante temporal em que a m quina entrou no estado actual Este campo justifica se pelo simples facto de poderem suceder se dois estado no mesmo segundo nomeadamente quando se da inicio ao ciclo normal de funcionamento e a m quina j apresenta um erro e Dia Campo onde registado o dia da ocorr ncia do estado actual da m quina e M s Campo onde registado o m s da ocorr ncia do estado actual da m quina e Ano Campo onde registado o ano da ocorr ncia do estado actual da m quina e TempoCompleto Campo onde registado em formato regularizado o instante em que ocorreu o estado actual da m quina Torna se necess rio este campo para que na fase de c lculo dos indicadores seja utilizado para c lculos temporais com recur
88. ja conseguimos visualizar uma vari vel que tenha uma taxa de varia o de 250 ms Para chegarmos a este valor o m todo consistiu em incrementar um valor a cada 200 ms isso permitiu que na visualiza o da sequ ncia em cada 10 registos 2 eram perdidos 6 2 4 Conclus es Os testes efectuados permitiram retirar um conjunto de conclus es sobre OPC e o seu desempenho as quais s o expostas de seguida Junto a cada conclus o sempre que se achar pertinente ser apresentada uma justifica o ou observa o que a complemente 1 Conclus o O facto da comunica o s rie apresentar em todos os testes mais um registo que na comunica o por ethernet permite afirmar que n o existe praticamente diferen a no n mero de registos no mesmo espa o de tempo entre a comunica o Ethernet e S rie Este resultado justifica se porque o acesso ao meio f sico e o cumprimento de todos os procedimentos inerentes ao protocolo ethernet consomem tempo No entanto uma vez estabelecida a conex o a comunica o via ethernet apresenta uma largura de banda muito superior verificada na comunica o s rie Ou seja para comunica es com grande volume de dados mais itens e grupos e portanto mais demoradas a ethernet passa a ter um desempenho superior 58 Esta caracter stica permite afirmar que para sistemas que tenham poucas vari veis e um volume de dados pequeno a monitorizar a transfer ncia por s rie uma escolha perfeitamente
89. manuten o OEE efici ncia geral do equipamento indicador que apresenta a efici ncia do processo de fabrico Bottleneck station gargalo da esta o ponto do sistema que condiciona a produ o porque o desempenho do sistema depende deste ponto Taxa de n o conformidade Listagem de micro paragens Erros dos operadores Outros que se verifiquem necess rios Os indicadores do sistema permitem os seguintes benef cios Melhorar a efici ncia global do sistema Permitir detectar mais rapidamente esfor os de melhoria Permitir responsabilizar e reclamar com os integradores Introduzir requisitos de efici ncia operacionais na aquisi o de novos equipamentos Cria o de um projecto standard que seja flex vel e que permita futuros desenvolvimentos por outras palavras permita evoluir e adaptar se a novas exig ncias 2 5 Sintese No final deste cap tulo passamos a i conhecer as necessidades e as dificuldades da empresa na tentativa de implementa o de um sistema de informa o orientado ao processo de fabrico 11 conhecer o funcionamento e a constitui o dos equipamentos escolhidos para realiza o do projecto os respectivos diagramas de estados relevantes para a monitoriza o do desempenho 111 ter definidos os requisitos para o sistema de informa o entre os quais os indicadores de desempenho que deve ser capaz de apresentar 16 16 17 Capitulo 3 Concepcao do Sistema de Informacao
90. n a vai permitir utilizar o OPC em Plataformas Windows e Linux e funcionar tamb m em equipamentos compactos como PDAs A especifica o OPC UA est a ser criada por partes apresentando algumas j finalizadas e deve estar completa dentro de muito pouco tempo mas reivindica j que quer ser o padr o dominante na pr xima d cada Corporate Enterprise OPC UA Manufacturing Production and Maintenance Figura 5 7 OPC UA Integra o vertical de todos os sistemas da empresa Adaptado de OPC09e A especifica o OPC DA largamente utilizada nos dias que correm no entanto as especifica es OPC HDA OPC AE s o muito pouco utilizadas e em reas muito especificas especifica o OPC UA come a a aparecer mas os fabricantes n o apresentam ainda solu es para ela 5 2 Justifica o da Especifica o Seleccionada Depois de analisar as especifica es existentes em princ pio poderiam ser utilizadas no desenvolvimento da aplica o em estudo tanto a especifica o OPC DA como a especifica o OPC AE 40 41 No entanto a utiliza o da especifica o OPC AE foi afastada logo no in cio do projecto uma vez que algums dos fabricantes de aut matos program veis n o apresentam servidores OPC AE pois tal como j foi referido trata se de uma especifica o pouco usual e muito espec fica A especifica o OPC DA suportada por todos os fabricantes com representa o significativa no mercado de
91. nipulador recua Manipulador baixa pin a Tranca esquerda e direita trancam a pe a e Manipulador abre pin a e Manipulador recua e Maquina executa o teste da pe a e Manipulador retira a pe a e coloca a na palete e Elevador baixa a palete e Stopper liberta palete No terminal de interface com o operador apenas s o visualizados os seguintes estados sequ ncia retirada tamb m de observa o directa Inicio 1 Start Ciclo de trabalho repetitivo 2 Mag em espera da chegada da palete 3 Ciclo de alimenta o da pe a 4 Ciclo de teste 5 Ciclo Retirar a pe a Uma falha pode ocorrer em qualquer estado do ciclo normal de teste Perante uma situa o de falha a sequ ncia de opera es a seguinte A Ocorr ncia da falha evento erro As falhas poss veis est o catalogadas estando inclu das nas falhas as ocorr ncias de pe as n o conformes Na sequ ncia da ocorr ncia de uma falha o respectivo c digo visualizado no terminal de interface com o operador touch screen ap s o que o operador ou o respons vel pela manuten o a reconhece e a corrige B Reconhecimento do erro O operador prime o bot o reset para reconhecer o erro C Rein cio do ciclo de trabalho Operador prime no bot o Start evento start terminando a sequ ncia da falha e passando a m quina ao estado Ready i e pronta para entrar num novo ciclo 10 Sempre que ocorre uma anomalia
92. o implementado um controlo mais eficiente na base de dados Consistiu em registar na base de dados todos os valores das vari veis devolvidos pelo servidor ao cliente em que era criado uma conex o a base de dados que permanecia activa durante a execu o do programa e que ia registando os dados em fun o da solicita o Foi executada uma variante onde aplicamos um canal totalmente dispon vel para transfer ncia de dados Comunica o via ethernet e outro para o controlo e visualiza o do estado do PLC Comunica o via Porta S rie Outra situa o testada foi o aumento da capacidade de Processamento passou se de um processador Pentium 4 3 2 GHz Cache de 2Mb IGB de Ram para Corel Duo T7200 2 GHz Cache de 4Mb 2GB de Ram Foi tamb m comparado o desempenho entre servidores diferentes Objectivo do teste 3 Permitir avaliar a influ ncia no registo dos dados perante o aumento de grupos e itens no servidor OPC Este teste desenvolveu se dentro dos moldes do teste anterior apenas aumentando a carga no servidor quatro vezes 56 Foram realizadas oito s ries duas para o teste1 T1 4 para o teste T2 e 2 para o teste3 T3 cada uma com configura es distintas tal como j foi j referido Cada s rie foi executada seis vezes e posteriormente calculado a m dia de cada s rie Uma s rie tinha uma dura o de 60 segundos durante o qual s o registados na base de dados os valores das vari veis no final da
93. o qualquer mudan a no software de controlo necessita do acordo e negocia o com o fabricante No entanto e como j foi referido h abertura por parte do fabricante para introduzir altera es na aplica o A sequ ncia de funcionamento para o ciclo normal de teste com manipulador a seguinte a sequ ncia seguinte foi obtida por observa o directa da maquina Para entrar em servi o premido o bot o Start ap s o que a m quina realiza o seguinte ciclo de opera es e Detectar presen a de palete no stopper e Elevador tranca a palete e O Handler de cilindros retira os cilindros da palete 14 O Handling de cilindros move posiciona os cilindros O Handling de cilindros coloca os cilindros na maquina de montagem de cilindros E Inserida a mola S o Inseridas as linguetas Faz o procedimento inverso retira o cilindro e coloca o na palete Elevador baixa a palete Stopper liberta palete As falhas tamb m est o catalogadas no entanto n o est o disponibilizadas assim como qualquer informa o que nos permita conhecer ao pormenor o ciclo de funcionamento resta nos arranjar uma t cnica que sem uma interven o de fundo na aplica o de controlo seja capaz de nos fornecer os dados sobre a m quina Em caso de avarias da m quina como seja a aplica o deixa de funcionar o sistema operativo cria um erro cr tico ou o disco avaria a solu o passa por repor uma imagem do sistema 2 4 Defini o
94. o PLC N o existe a possibilidade de o controlo interferir na troca de informa o e portanto diminuir as performances 2 Configurar no PLC o endere amento criar a tabela de I 0 e seleccionar os Dip Switchs 3 Desenvolver e carregar o programa para o PLC O programa consiste em ter 5 vari veis que s o incrementadas durante 60 segundos com um pulso de rel gio de 20ms 100ms 200ms e 1000ms Todas as vari veis no in cio do teste est o nulas e ao fim de 60 segundos apresentam os seguintes conte dos 3000 600 300 e 10 respectivamente Se o cliente OPC conseguir acompanhar esta cad ncia Teremos 3000 600 300 e 60 registos respectivamente ao fim de um minuto S o utilizados incrementadores em bin rio e BCD que registam constantemente o seu conte do em c lulas de mem ria do PLC utilizado um timer de alta precis o para garantir com seguran a a mesma contagem de tempo entre testes Garante um erro m ximo de 10 ms entre execu es 4 Configurar o servidor OPC da Omron 5 Configurar o servidor OPC da Kepware 6 Configurar o cliente OPC de modo a operar de quatro maneiras diferentes 6 2 2 Testes Efectuados Consoante o decorrer do teste vamos ter as seguintes configura es principais no cliente e Teste 0 Update rate de 10ms Tempo entre leituras do servidor ao dispositivo Sem conex o base de dados e Teste 1 Update rate de 10ms Cria uma nova conex o base de dados sempre que se quer registar um valor
95. o desenvolvimento de projectos a este n vel como sejam as tecnologias OPC COM e DCOM 1 4 Metodologia A metodologia seguida no desenvolvimento do projecto envolveu as seguintes etapas Numa primeira fase efectuou se um estudo ao sistema de produ o da empresa com o objectivo de 1 conhecer as necessidades da empresa ii conhecer as tecnologias existentes e os sistemas de controlo utilizados iii seleccionar as m quinas representativas para realizarem os testes do projecto iv compreender e registar os indicadores mais importantes para a Huf v identificar quais os dados a recolher para calcular e apresentar os respectivos indicadores De seguida foi realizado um estudo sobre as tecnologias de comunica o industrial o qual permitiu definir quais as tecnologias mais adequadas para aplicar no projecto Procedeu se ent o ao estudo das tecnologias COM DCOM e OPC e avalia o do seu desempenho face aos requisitos de comunica o do projecto Por fim foi desenvolvido e testado o m dulo de aquisi o de dados com especial relev ncia no cliente OPC DA em condi es reais de funcionamento 1 5 Estrutura da Disserta o Para al m da introdu o esta disserta o cont m mais 7 cap tulos No cap tulo 2 realizada uma an lise de requisitos para ao sistema de informa o No cap tulo 3 descrita a concep o do sistema de informa o No cap tulo 4 realizado um estudo sobre COM e
96. o factor a empresa det m algum conhecimento nesta rea mas necessita um acompanhamento com conhecimentos espec ficos e experi ncia para o desenvolvimento e teste do projecto Aproveita deste modo as val ncias dos colaboradores da empresa e os recursos j existentes motivo pelo qual sugere como requisito que na recolha e transporte de informa o se utilize a tecnologia ethernet No entanto como foi conclu do a implementa o de uma rede ethernet a solu o mais vi vel e Relativamente aos motivos de ordem temporal a Huf n o definiu uma data para a entrega e posterior execu o do sistema de informa o uma vez que este projecto n o priorit rio Motivo pela qual este se encontra agora suspenso como resultado da crise mundial porque passamos e que est a afectar em especial no sector autom vel Tendo presentes as considera es anteriores a solu o que se considera mais vantajosa para o sistema de informa o em estudo consiste na utiliza o de uma rede ethernet e no desenvolvimento de uma aplica o medida com base em linguagens de uso gen rico A escolha recaiu sobre o Visual Basic 6 para aproveitar as facilidades de integra o com OPC como se poder verificar no cap tulo seguinte Antes da decis o sobre a solu o a adoptar para comprovar as conclus es anteriores foi pedido a uma empresa exterior pela Huf um estudo em que se utilizasse ferramentas de desenvolvimento dedicadas A empresa em
97. o longo deste documento 1 2 Objectivos Este projecto teve como objectivos gerais a an lise e o desenvolvimento de um sistema de informa o orientado para os processos fabris capaz de i recolher automaticamente dados provenientes de um conjunto heterog neo de m quinas e equipamentos de fabrico e 11 calcular e apresentar indicadores de desempenho relativos efici ncia dos equipamentos da linha de montagem tais como OEE tempo de paragem e respectiva causa tempo para ajustes faltas de material tempo de manuten o Com o decorrer do projecto os objectivos centraram se mais especificamente nos aspectos relacionados com a recolha e comunica o de dados entre os equipamentos f sicos de produ o e o servidor onde reside a base de dados e a aplica o de interface com o utilizador nomeadamente e no desenvolvimento de uma arquitectura que implemente uma solu o de comunica es comum ao conjunto de equipamentos de produ o que seja flex vel e que permita futuros desenvolvimentos e na an lise e aplica o das tecnologias COM DCOM e em especial da tecnologia OPC e na an lise e avalia o do desempenho da tecnologia OPC e no desenvolvimento e teste da aplica o de aquisi o de dados em condi es reais de utiliza o 1 3 Enquadramento do Projecto O projecto aqui apresentado teve como motiva o directa uma necessidade da empresa Huf Portuguesa F brica de Componentes para o Autom vel situada em
98. ols of communication Vers o 1 0 8 de Setembro de 2009 vi Agradecimentos A Sara e pequena Ma sa Ao pai Manuel m e Maria e mana Sofia Ao meu orientador Professor Jos Faria que pelo incentivo cr tica construtiva e constante disponibilidade permitiram a concretiza o do trabalho apresentado vii Versao 1 0 8 de Setembro de 2009 Vili A ess ncia do conhecimento consiste em aplic lo uma vez possu do Conf cio A verdade de um curso n o est no que a se aprende mas no que disso sobeja o halo que isso transcende e onde podemos achar nos homens Virg lio Ferreira 1X Versao 1 0 8 de Setembro de 2009 Conte do j OSE EAA aal Li CE T o EE E E E TE EE E E E N A E ron ssa ge sous vbedsveeccedsancesesbe 1 1 1 Motiva o Teimer E E AEE EE NEEE ETE E E E E E E A 1 1 2 ODBJCCUVOS 3 net eee he ahh oi ene ae E EAER RE ae els 2 1 3 Enquadramento do Projecto sonci ee an eeri ee EEEa A E ERES 3 1 4 Metodologia ee e enee o ieee ed ann Ba ehh eae ee 3 1 5 Estrutura da Disserta o sc sci sss Seve et ae ei ents Aan eae te aa eee 4 2 An lise de Requisitos para o Sistema de Informa o scesscsscsssssscescsccsessesssscssesees 5 21 Necessidades da Empresa em Estudo rara 5 2 2 An lise do Sistema de Produ o ir ereeeeeeeaeeraeeracenacanna 6 2 3 An lise dos Equipamentos de Produ o errar 7 2 3 1 Maquina de C
99. omatiza o de processos e sistemas de seguran a AS Funcionamento Geral de uma Linha de Produ o As linhas de produ o s o alimentadas por tapetes rolantes que cobrem toda a f brica permitindo levar as pe as em fase de produ o a qualquer local desejado Nos tapetes rolantes circulam paletes dimens es aproximadas de 200mm 200mm que cont m no fim da linha o sistema de fechaduras completo de um autom vel pronto a ser enviado para o fabricante de autom veis No in cio da linha a palete come a a receber componentes que v o sendo agrupados dando ent o lugar as fechaduras no decorrer do processo h tamb m lugar a testes de qualidade Os operadores apenas se limitam a seguir o ciclo das mesmas e s interv m em caso de falha ou para abastecer as m quinas Funcionam assim como supervisores ou alimentadores 96 97 A 6 Motivos Porque n o Existem Registos Referentes ao Processo de Fabrico O facto de n o existirem registos quantific veis referentes ao processo fabrico est parcialmente explicada por v rios motivos como sejam N o existia uma necessidade presente de se conhecer estes dados A empresa apresenta uma sobrecapacidade de produ o V rias m quinas na linha de produ o podem compensar se umas as outras Na linha de montagem para uma mesma opera o de fabrico existem v rias m quinas capazes de realizar essa opera o Perante esta situa o qualquer paragem ou mesmo avaria
100. omendado o seu uso pois trata se do tipo de leitura mais eficiente Leitura refresh O cliente OPC vai ler todos os dados do processo dispon veis no servidor mesmo os que n o est o activos Leitura por subscri o O servidor OPC l os dados do processo periodicamente com uma taxa de actualiza o que estabelecida pelo cliente OPC Os valores s o enviados ao cliente OPC sempre que se verifique uma mudan a num item Existe ainda a possibilidade de ser definido uma Deadband que ao ser excedida transmite o valor ao cliente a fun o de Deadband aplica se apenas a valores anal gicos Relativamente escrita podemos ter dois tipos Escrita s ncrona Normalmente realizada directamente nos dispositivo mas na ltima vers o da especifica o poss vel tamb m registar na cache No entanto tamb m ocupa o cliente enquanto a confirma o da conclus o do comando n o devolvida ao cliente Escrita ass ncrona Permite que o cliente OPC continue a trabalhar enquanto o servidor n o recebe a confirma o da escrita do valor N o esquecer que por quest es de seguran a na escrita de um valor sempre devolvido a indica o de sucesso ou falha do comando executado A partir da ltima vers o da especifica o OPC DA poss vel que uma leitura ou escrita seja feita directamente para o dispositivo ou para a cache e posteriormente para o dispositivo e vice versa A utiliza o da cache torna o processo mai
101. omprovar Portas ireeeeeeeeereencenacanna 7 2 3 2 M quina de Ling etas oecus ronroni anakatrin ee aii tegen 12 2 4 Defini o dos Requisitos e Indicadores 0 0 cei eesceseceseceseceseeeseeeseeeeaeeeseeeaaeenaeenaees 14 2 5 SINTESE foe ee ea se a a a R A a terna vt sea aA AE EASE Eee arte ORAE aeS Si 15 3 Concep o do Sistema de Informaca cccscccssccssccscsscccssscssccssssssescssscssesseesseessoeees 17 3 1 Arquitectura Geral do Sistema eee eeceeseeseeessecsseeeceseceseeeseeseneeeaeeeseeeneeenaesnaees 17 3 2 Tipologii de Redeneren o secura rasto Madona ccc Qe oe Caley aa Tr gb Eco CERA SRT Ela pr a AR id 18 3 3 Ferramenta de Desenvolvimento da Aplica o rr 20 3 4 Escolha do Sistema Operativo ii ereereerae cera ceraneraneeaaaea 23 3 5 Tecnologias de Comunica o iiai aia i 23 3 6 Resultados e Conclus es do Cap tulo ir ererereeraeea 24 4 Tecnologia DCOM wancscssescscscsssesccstassoucessencsecdessossevessessseessossessecsssbusesssevedeesssssssessecsvencceseses 27 4 1 Conceitos e Fundamentos de COM e DCOM o oo ceeccesceseceeeeeeeeeeseeeaeeeaeeenaeenaees 27 ALD Hist ri RS Pe RPE PRN NDE a aea RR ade RUE PORN ea Ais 27 4 12 Introdu o ipssiteciccs seers Ra T E Nae ee iene 28 Ail 3 Interfaces ires seres ehscenvecsccthe cine path cere ease teases da RUI eee eee 30 xi 4 1 4 Arquitectura Cliente e Servidor eee eeceeeceseeeseeeeeeesseee
102. os e ou sistemas diferentes para posteriormente trabalha los numa aplica o cliente nica Os Clientes principais do OPC HDA s o gr ficos de tend ncias e hist ricos OPC AE Alarms amp Events A especifica o OPC AE apareceu para ocupar um lugar muito especifico de permitir a transmiss o de alarmes e eventos e toda a mec nica a eles anexa como sejam a sua classifica o interven es do operador par metros de severidade do alarme rea de ocorr ncia Permite tamb m criar bases de dados de hist ricos ou de informa es sobre a opera o dos principais eventos dos processos Os seus principais clientes s o os Loggers de alarmes e Eventos OPC UA Unified Arquitectura Sendo a ltima especifica o a ser desenvolvida est numa fase de finaliza o da especifica o Come ou a ser desenvolvida em 2004 e pretende extravasar o OPC para alem do ambiente industrial Vai como o pr prio nome sugere unificar as especifica es OPC 40 principalmente a OPC DA OPC HDA e OPC AE Esta unifica o vai permitir que um equipamento ao ser compat vel com a especifica o OPC UA possa trocar informa o com outro equipamento que possua uma das especifica es OPC Esta evolu o tem em linha de conta as tend ncias que a Internet est a seguir pois torna se multi plataforma e recorre a tecnologias orientadas para a web como sejam TCP IP HTTP XML e SOAP deixando o COM e DCOM para segundo plano Esta muda
103. os upoda Grupo Dados ir sdo Update Rate ms Update Rate ms Update Rate ms Update Rate ms Parar Recolha 7 Grupo Activo 17 Grupo Activo 17 Grupo Activo 7 Grupo Activo 7 Subscribed I Subscribed I Subscribed I Subscribed Conex o BD BD Ligada Valor Controlo fg Registo 2 06 6 54 18 5 20 7 2003 20 07 2009 6 54 18 2 Leitura e Escrita de Itens Nome do Grupo forupot maqh Update Rate ms o 7 Grupo Activo Desconectar Item ID Valor Time Stamp Qualidade tagul 33 20 07 2009 6 57 22 f192 fsm fo oore fa i Leitura Sincrona Escrita Sincrona Figura 7 12 Interface do m dulo de aquisi o de dados Descri o de funcionamento No interface temos duas zonas distintas M quina de Comprovar Portas e Leitura e Escrita de Itens ambas s o aut nomas e podem funcionar em simult neo Em ambas as zonas tudo se processa como na aplica o anterior Fun es relevantes na programa o no que diz respeito ao OPC temos e Procura de servidores OPC registados e Realiza o da conex o e desconex o ao servidor OPC escolhido e Cria o de um ficheiro que guarda as configura es que a aplica o t m ao sair desta e Carregamento o ficheiro de configura es ao iniciar a aplica o e Cria grupos de itens e adiciona itens a esses grupos e Utiliza o de varios DataChange que permitem a leitura por subscri o e Activa o e desactiva o da leitura por subscri o 84 e Efect
104. r quando esta 80 conectado apresenta a palavra Desconectar para registar no servidor os dois grupos A aplica o emite uma mensagem de erro se n o for poss vel a conex o ao servidor Depois desta fase o operador decide quando iniciar a recolha tendo como possibilidades activar ou desactivar os grupos desactivar a leitura por subscri o assim como o registo dos dados na base de dados Fun es relevantes na programa o no que diz respeito ao OPC temos e Procura de servidores OPC registados e Realiza o da conex o e desconex o ao servidor OPC escolhido e Cria o de um ficheiro que guarda as configura es que a aplica o t m ao sair desta e Carregamento do ficheiro de configura es ao iniciar a aplica o e Cria grupos de itens e adiciona itens a esses grupos e Utiliza o de v rios DataChange que permitem a leitura por subscri o e Activa o e desactiva o da leitura por subscri o e Efectua a leitura s ncrona de cada item independente e Efectua a escrita s ncrona de cada item independente e Detec o da falta ou falha do servidor OPC e Efectua o tratamento de erros ao n vel da conex o e inclus o de itens e carregamento do ficheiro de configura es e Realiza o da sincroniza o entre o dispositivo e o cliente recorrendo a tecnologia OPC e Introdu o do algoritmo que recebe o time stamp dos eventos que recolhido no rel gio de tempo real do aut mato em
105. ra e r pida e menos dispendiosa Em fun o das conclus es e caminhos definidos anteriormente foi realizado um estudo para identificar poss veis tecnologias aplic veis ao projecto Foram encontradas duas solu es que estar o na base do sistema de informa o e que v o permitir conhecer o desempenho do processo 24 1 Solu o Baseada na Tecnologia OPC 2 Solu o Baseada em Objectos Dcom A tecnologia OPC ser respons vel por criar e gerir o interface de dados para as m quinas que s o controladas por PLCs um standard industrial desenvolvido pela OPC Foundation que especifica uma interface de software que vai permite recolher os dados produzidos pelos dispositivos de automa o No cap tulo 5 ser analisada a tecnologia OPC em detalhe A segunda solu o baseia se em Objectos Dcom trata se de uma t cnica largamente utilizada nos dias que correm e que se insere na programa o por componentes Esta t cnica ser aplicada aos equipamentos que s o controlados por IPCs ser desenvolvido um cliente e v rios servidores que executam a troca de informa o via DCOM uma t cnica pouco invasiva no que respeita inclus o de um componente servidor de dados DCOM na aplica o que controla a m quina O facto da Huf manter um contacto estreito com as empresas que desenvolveram as suas m quinas viabiliza a inclus o de componentes de software nas aplica es das mesmas Esta estreita liga o vai permitir
106. riormente n o permitiu tirar conclus es convincentes relativamente a aspectos como o aumento significativo grupos e itens no servidor Para complementar os resultados apresentados no ponto anterior e baseados nos nossos pr prios testes foram tamb m analisados os resultados do estudo desenvolvido por Frank Iwanitz e J rgen Lange sobe a al ada da OPC Foundation Iwa06 Trata se de uma refer ncia e est entre os mais completos estudos desenvolvidos para a especifica o OPC DA OPC A an lise cuidada dos resultados desse estudo permitiram nos retirar um conjunto de novas conclus es relevantes para a aplica o em estudo O setup para o estudo de performance consistiu em e Utilizar 2 Pentium IT com uma frequ ncia de 200 MHz 1 Pentium II com uma frequ ncia de 400 MHz e 1 com Pentium II com uma frequ ncia de 550 MHz e Utilizar a plataforma Windows NT e um cliente e servidor Data Access e As medi es foram executadas segundo as seguintes configura es A Cliente e servidor correm no mesmo PC 200MHz 400MHz 550MHz e B O cliente e servidor correm em maquinas separadas dois PC de 200MHz conectados por uma rede ethernet a 10 Mbit s 60 Cada s rie de medi es foi executada da seguinte forma e Os itens Objectos OPCltems s o incrementados em lotes de 400 come ando no O at aos 20000 itens e As vari veis itens s o do tipo Booleano e s o alteradas por um simulador e Os valores das vari veis s o
107. s com pouca integra o entre elas Os seus protocolos de comunica o propriet rios tornam os sistemas de an lise desconexos dentro da empresa Perante a necessidade de evolu o ou expans o de uma qualquer empresa o engenheiro naturalmente escolhe o caminho mais f cil e acaba integrando ferramentas da mesma fam lia marca mesmo que no mercado existam solu es mais interessantes para as suas necessidades Esta atitude garante a total compatibilidade entre os sistemas na troca de informa o 34 alee Produto X Todas ferramentas de an lise devem ser do mesmo fornecedor Figura 5 1 Falta de conectividade dos sistemas tradicionais Adaptado de Adr08 Databas Analyzer Se pensarmos ao n vel da gest o as aplica es que preenchem as necessidades espec ficas deste n vel contabilidade gest o de custos planeamento da produ o etc tendem a apresentar uma integra o maior Mas v o surgindo lacunas que v o dificultar a troca de informa o A tecnologia OPC OLE for Process Control vai permitir a integra o dos dados da empresa sejam estes provenientes de qualquer dos n veis da mesma Archive Trend Control ERP Radio Serial UNIX Eth t Windows Scale O RTU 3 Analyzer DCS PLC Figura 5 2 Camada de comunica o standard OPC Adaptado de Adr08 5 1 2 Standard OPC A tecnologia OPC come ou por ser denominada OLE for Process Control mais tarde passou
108. s rie acede se a base de dados para contabilizar o n mero de registos obtidos 6 2 3 Resultados Na figura seguinte s o apresentados os resultados das 8 s ries realizadas Para garantirmos uma base de trabalho igual foi utilizado sempre o computador com o processador Pentium 4 P4 excep o da s rie em que foi utilizado o computador com o processador Corel Duo P7200 Para cada teste T1 T2 T3 tivemos duas variantes uma com a comunica o via Ethernet outra por comunica o via S rie No Teste T2 apareceram mais duas variantes uma para testar a influ ncia de o mesmo canal de comunica o servir para comando e transfer ncia de dados T2 S r Ether P4 e o segundo para testar a influencia da capacidade de processamento T2 Ethernet P7200 Figura 6 2 Resultados do teste n de leituras por item em 60 segundos Foram tamb m realizadas mais duas s ries nas quais apenas foi utilizada uma vari vel com um pulso de rel gio de 20ms A diferen a entre as s ries residia nos servidores OPC utilizados T2 Ser Ether P4 Utiliza o servidor da Kepware T2 Ether Ser P4 Utiliza o servidor da Omron 56 57 A compara o entre estas duas s ries apresenta a diferen a de desempenho dos servidores Os resultados obtidos foram os seguintes T2 Ser Ether P4 T2 Ether Ser P4 Figura 6 3 Compara o entre os servidores da Kepware e Omron Para o Teste0 o resultado aproximado ronda os 250 ms ou se
109. s SCADAs 68 dos PLCs e 53 dos ERP Enterprise Resource Planning 38 39 5 1 5 Tipos de Especifica es Perante o principal objectivo de solucionar o problema dos drivers de comunica es propriet rias a OPC Foundation primeiramente criou um modelo standard num mercado onde s existiam solu es customizadas dedicadas que se viria a chamar OPC DA Data Access que permite a troca de dados em tempo real Com esta especifica o temos a possibilidade de saber e alterar o estado de qualquer vari vel do processo a controlar Os clientes t picos desta especifica o s o as aplica es de visualiza o do processo e o controlo supervisionado As vari veis do processo representam o evoluir do mesmo e podem ser enviadas para o cliente de tr s maneiras distintas a pedido quando o seu valor muda ou perante um determinado intervalo de tempo Perante os bons resultados que o OPC apresentava come am a surgir novas especifica es tais como OPC HDA Historical Data Access Esta especifica o apareceu para podermos ter acesso a dados em hist ricos recorrendo ao OPC Permite tamb m aceder aos dados que possam estar armazenados num equipamento e transferir esses dados entre aplica es tais como o software que controla o Hist rico e um SCADA ou mesmo criar uma tabela em Excel com esses dados O OPC HDA permite a utiliza o do standard OPC quando necess rio analisar dados provenientes de diversos equipament
110. s e controlo de seguran a no COM e DCOM dando lugar ao COM que assim simplifica a cria o de aplica es escal veis A tend ncia nos dias que correm segue os caminhos do NET e o protocolo SOAP no entanto poss vel continuar a utilizar COM e Net como o referenciado em artigos no site da Microsoft 4 1 2 Introdu o A especifica o COM um modelo criado para desenvolver componentes orientados a objectos independentemente da plataforma A biblioteca COM fornece um conjunto de servi os APIs que s o parte integrante do Windows e que podem estar dispon veis em outros sistemas operativos atrav s da instala o de um pacote A extens o do COM para ambientes distribu dos denominada de DCOM Distributed Component Object Model gere os protocolos de rede de baixo n vel e oferece autentifica o e encripta o de dados 28 29 Os componentes podem estar no mesmo processo em processos diferentes ou m quinas diferentes quando temos um componente no mesmo processo ou em processos diferentes utilizamos a especifica o COM para a troca de informa o nas figuras 4 1 e 4 2 temos respectivamente a ilustra o simb lica de um componente COM num mesmo processo e Figura 4 1 Componente COM num mesmo processo Adaptado de Dcn09 a ilustra o de como as bibliotecas de run time COM DCOM implementam a comunica o entre o cliente e o componente em processos diferentes Figura 4 2 Componente
111. s est vel mas pode tornar o processo mais lento quando a largura de banda dispon vel limitada 44 45 Na figura seguinte podemos ver esquematicamente como feito o acesso a uma vari vel Aplica o OPC cliente ReadItem Valor 4 Velocidade OPC Reactorl 112 i mws 1004 Temperatura Programa2 Velocidade L tabela de s mbolos Get 192 162 0 2 MW 1003 Rede Desenvolvimento Reactor 1 do controlador Entrada anal gica em IXD 11 2 1 Figura 5 10 Acesso a uma vari vel em OPC DA adaptado de PAU06 O OPC DA funciona de acordo com o paradigma da mem ria partilhada uma vez que um novo valor de um item escrito por cima do valor anterior Esta caracter stica leva a que o servidor n o garanta que clientes diferentes tenham a mesma imagem do processo Cabe ao programador implementar ferramentas capazes de garantir a recolha de toda a informa o 5 3 Resultados e Conclus es No fim deste cap tulo passamos a e Conhecer os conceitos e fundamentos da Tecnologia OPC e Conhecer a especifica o OPC DA Principais conclus es do cap tulo e Vamos aproveitar a principal vantagem da tecnologia OPC que separar os sistemas das dificuldades de comunica o ao criar uma camada nica standard e permitir assim a f cil integra o dos diversos sistemas da empresa para desenvolver a parte do m dulo de aquisi o de dados que vai operar com as m quinas controlad
112. s formas de um cliente trocar informa o com o servidor 31 Figura 4 1 Interface do Cliente DCOM cssecssecsecnsecesecnseceseeeseeeseeseneeeneeeneeenaeenaes 32 Figura 5 1 Falta de conectividade dos sistemas tradicionais Adaptado de Adr08 34 Figura 5 2 Camada de comunica o standard OPC Adaptado de Adr08 34 Figura 5 3 Tipos de interfaces para OPC adaptado de OPCO8D 35 Figura 5 4 Antes do OPC adaptado de Pau05 36 Figura 5 5 Com OPC adaptado de Pau05 e rereerrerenea 37 Figura 5 6 Arquitectura cliente servidor do OPC rn 38 Figura 5 7 OPC UA Integra o vertical de todos os sistemas da empresa OPC09e 40 Figura 5 8 Arquitectura tipo OPC DA adaptado de Adr08 0 eee eee eeeeeeeeereeereeeeeeneee 42 Figura 5 9 Hierarquia de objectos da OPC Automation adaptado de OPC08c 43 Figura 5 10 Acesso a uma vari vel em OPC DA adaptado de PAUO6 45 Figura 5 11 Interface do cliente OPC desenvolvido para teste ee eeeeeeeeeeseeereeereeeneee 49 Figura 5 12 Interface do cliente OPC com registo de dados na BD 51 Figura 5 13 Imagem da Tabelal criada pelo cliente OPC 52 XV Figura 6 1 Cadeia de dados para o teste de desempenho
113. s os itens do servidor numa caixa de selec o 86 87 Form1 Ficheiro Servidor Browser Grupo Item M quinal Ajuda Browser Configura es Servidor Conectado 1 Nome do Grupo codigodados20 Browser Descri o Maq Comprovar de Portas PSA CJ1M Sobe Nivel MaqQ01 Update Rate ms 1000 Time Bias 0 Percent Deadband 0 Language ID 1033 IV Criar grupo Circu Remover Grupo Fully Qualified Itemld codigodados20 Tratamento de Dados Grupo 5 ar Ik Remover Items Item ID Valor Time Stamp Qualid Auto Evento 1 ee c 206 21 07 2009 3 22 02 Good MM Leit Sincrona Esc Sincrona Evento2 cododd ef fo o farozz00992202 Good Let Sincrona Esc Sincrona Evento 3 e 4 cl 206 21 07 2009 3 2202 Good MM Lei Sincrona Esc Sincrona Evento 5 EEE Y Po oo EF Leit Sincrona Esc Sincona Evento 6 cl 206 21 07 2009 9 22 02 Good 7 Leit Sinctona Esc Sincrona Figura 7 16 Interface onde se pode utilizar a ferramenta do Browser 7 7 Resultados e Conclus es A arquitectura escolhida para o sistema de informa o as configura es nas m quinas e base de dados definida permitiram atingir tal como foi demonstrado os objectivos definidos no ponto 2 4 O m dulo de aquisi o de dados funcionou e cumpriu com os objectivos pretendidos tanto na fase de teste em ambiente real como quando inserido na linha de montagem De salientar tamb m o facto de se ter revelado fi vel est vel e robusto
114. seeeseeeseceeesseeeseeeeeeeeees 30 4 2 Aplica o Cliente e Servidor em DCOM eres 31 4 3 Resultados e Conclus es i tecststscenschticeussclacctuesolgceslsbareeteheteebedelasetescetecebleeaqenabe lias 32 5 Apresenta o da Tecnologia OPC sssssccsssscesscscsscssserssscssssenecsessssenscsecsscssessnersesees 33 5 1 Estudo Sobre a Tecnologia OPC eee eeeereeerreencaa 33 Skl Conceno sair sato rsss det Aa eaiel cise a eel and as dl A ae 33 S2 Standard OPC asda aaa Joana ba aspas R SA eee dit edad Meck eects aa pu aaa 34 5 1 3 Potencialidades e Vantagens do OPC re 35 5 1 4 A Arquitectura Cliente servidor do OPC 38 5 15 Tipos de Especifica es zs sacro cates sigs al anstea a n n ni ainda pa latand 39 5 2 Justifica o da Especifica o Seleccionada erre 40 52 1 OPEData ACCESS oscar ronnen pistas sts praca reae PES DRa ac aa O nada eee tee 41 5 3 Resultados e Conclus es s s uissen curtas stoissoiisontado puisisue aaa Eea a E eR Ea eaat 45 6 Avalia o do Desempenho OPC eesessoesessoesossoesocsseeoossessossoseoesosssesocssesoossessossossossossssse 47 6 1 Desenvolvimento de um Cliente OPC DA eras 47 6 1 1 Configura es Registo da Biblioteca do OPC no Windows 48 6 1 2 Desenvolv de um Cliente OPC para Trabalhar com um Servidor OPC DA 48 6 1 3 Registo dos Dados em Bas
115. ser lido o anexo A A an lise revelou que as seis linhas de montagem eram similares por essa raz o ir amos concentrar o estudo em apenas uma linha Analisando ent o uma das linhas verificou se que em rela o ao tipo de controlo existiam dois grandes tipos de m quinas as m quinas controladas por PLCs Aut matos e as m quinas controladas por IPCs Computadores Industriais No vasto e heterog neo n mero de m quinas da linha de montagem 30 m quinas podia se encontrar cinco marcas diferentes de PLCs e v rios fabricantes e integradores o que levou a que o estudo numa primeira fase fosse limitado a uma m quina representativa para cada tipo de controlo Deste estudo tamb m ficou claro que a principal quest o a resolver seria a comunica o com os equipamentos de fabrico por duas raz es essenciais que se prendiam pela heterogeneidade e pelo facto de os fabricantes e integradores n o terem previsto solu es que permitissem a comunica o com o exterior do equipamento Perante as conclus es anteriores verificou se que os esfor os a desenvolver seriam maioritariamente canalizados dentro da tem tica das comunica es industriais Um aspecto relevante a ter em conta a possibilidade de acesso ao c digo da programa o de cada m quina Esta empresa disp e de c digo aberto em praticamente todas as m quinas porque estas foram desenvolvidas por encomenda mas existem duas m quinas na linha que n o permitem o acesso ao c
116. servidores OPC que estejam registados na m quina onde corre a aplica o e Permitir a selec o entre os servidores instalados e Permitir criar um grupo no servidor e configurar o seu Update Rate e Realizar a conex o em fun o das configura es pretendidas e Activar e desactivar o grupo e Indicar o caminho para aceder aos itens o Fully qualified item ID Item ID e Efectuar leituras de 5 itens por subscri o Auto Leitura ON e Efectuar leituras e escritas s ncronas de 5 itens e Activar ou desactivar o registo na base de dados e Informar se est activo o registo de dados Descri o do funcionamento A aplica o funciona em todo igual a primeira vers o excep o que ao ser iniciada activa o registo de dados na base de dados posteriormente se necess rio o operador pode desactivar esta fun o Existe uma CheckBox que indica quando o registo de dados est activo ou n o Relativamente a fun es relevantes na programa o temos 52 e Procura de servidores OPC registados e Realiza a conex o e desconex o ao servidor OPC escolhido e Cria um ficheiro que guarda as configura es que a aplica o t m ao sair desta e Carrega ficheiro de configura es ao iniciar a aplica o e Cria grupos de itens tags e adiciona itens tags a esses grupos e Utiliza a fun o DataChange que permite a leitura por subscri o e Permite activar e desactivar a leitura por subscri o e Efectua a leitura s
117. sos a fun es predefinidas pela linguagem de programa o Este campo composto pela data seguida da hora com a seguinte formata o 14 07 2008 16 09 23 e CodAnterior Campo que permite saber de forma directa sem pesquisa o estado anterior da m quina Torna se importante este campo para evitar ocupa o de recursos em futuras consultas a base de dados e tamb m porque o ciclo das m quinas nem sempre o mesmo Na escolha dos instantes e informa o a adquirir registar foi tido em conta os dados recolhidos nas m quinas mais apropriadamente os diagramas de estados das mesmas Ou seja com estes campos poss vel registar todos os instantes temporais relevantes da m quina conhecer o evento que os despoletou e se necess rio adicionar informa o a esse estado para posteriormente se proceder ao c lculo dos indicadores 78 Posteriormente ser o desenvolvidas tabelas indexadas a tabela das m quinas tabelas essas que v o registar a informa o referente a c lculos e indicadores obtidos recorrendo para isso consulta da tabela das m quinas O m dulo de tratamento de dados far a gest o da base de dados o m dulo de aquisi o de dados regista apenas a informa o referente a tabela prim ria das m quinas 7 5 M dulo de Aquisi o de Dados Definidos e apresentados os aspectos de base para o sistema de informa o vai ser apresentado o m dulo de aquisi o de dados que com j foi referido recol
118. sta aplica o foi desenvolvida a pensar num teste para operar com o conjunto das m quinas da linha n o foi testada directamente na linha mas cumpriu em testes preliminares todos os objectivos para que foi desenvolvida no entanto continua em desenvolvimento O m dulo de aquisi o de dados apresentado no sub cap tulo 7 5 3 necessita de uns melhoramentos para se parecer em definitivo com uma aplica o final ou seja tenha um interface mais intuitivo com mais possibilidade de configura es O motor da aplica o o mesmo mas foram introduzidas funcionalidades como um ambiente mais intuitivo com menu para selec es tipo Windows e possibilidade de procurar e seleccionar servidores em m quinas diferentes figura 7 15 Ficheiro Servidor Browser Grupo Item M quinal san Selecionar Lista Servidores OMRON OpenDataServer 1 Procurar RTDataServer OPCDAServer 1 KEPware KEPServerEx V4 Schneider Aut OFS 2 Servidor Escolhido Desligar Iv Servidor em m quina Remota IP 192 168 250 2 Inf Servidor Figura 7 15 Ambiente gr fico com possibilidade de seleccionar servidor em Mag Remota A grande novidade centra se na inclus o de um Browser figura 7 16 que permite explorar os servidores e escolher os itens desejados para a recolha de dados Na aplica o anterior era necess rio conhecer a localiza o dos itens no servidor e posteriormente digit los Nesta nova vers o s o apresentados todo
119. tilizada para recolher os dados da m quina de comprovar portas Esta configura o ser igual para as restantes m quinas controladas por PLCs PCI Lithal aplica o 1 Niente OFC B D Servidor OPC ees Flara Flhesnet Flaca Ethemet Nova secc o no programa Recolha de dedos PLC Omrcn CM M o Comp Poras Figura 7 4 Recolha via OPC 72 importante referir que o programa do PLC vai necessitar de uma nova tarefa para recolher e disponibilizar os dados e que o servidor OPC t m que ser configurado para ter acesso s vari veis do PLC pretendidas 7 2 3 Recolha via DCOM Relativamente a recolha por via DCOM esta serve para recolher os dados de m quinas que utilizam um IPC e que t m uma aplica o dedicada que controla a m quina esta abordagem esta justificada cap tulo 4 na figura seguinte pode ver se como ser aplicada PC1 Linhai Aplica o 1 Cliente Dcom Placa Ethernet Placa Ethernet Aplica o C M o Linguetas Figura 7 5 Recolha via DCOM Deve se salientar que o Servidor DCOM um componente DCOM que adicionado a aplica o que controla a m quina e que recolhe e disponibiliza para o cliente DCOM os dados do ciclo de funcionamento da m quina 7 2 4 Arquitectura das Camadas para o Modulo de Aquisi o de Dados Perante as duas possibilidades para a troca de informa o vamos ter a seguinte arquitectura das
120. to Trata se no entanto de uma tecnologia onde foram surgindo dificuldades na configura o dos clientes e servidores quando estes foram instalados em m quinas separadas e ao trabalhar com a firewall activa que no entanto foram ultrapassadas atrav s de uma cuidada metodologia na sua configura o instala o conforme foi descrito no cap tulo 4 Durante o desenvolvimento do m dulo de aquisi o de dados foram exploradas e avaliadas v rias solu es tecnol gicas alternativas Com efeito foram testadas v rias aplica es que permitiram explorar diferentes solu es para a comunica o de dados nomeadamente a comunica o s ncrona ass ncrona e por subscri o tendo sido escolhida uma solu o interm dia que melhor se adaptava ao projecto e que se baseava numa mistura da comunica o por subscri o com a comunica o s ncrona tal como est descrito em 7 5 A realiza o com sucesso dos v rios testes do m dulo de aquisi o de dados em ambiente fabril real permite afirmar que os objectivos fundamentais do projecto relativamente aquisi o de dados foram atingidos Faltou apenas realizar o teste com a m quina de linguetas pelas raz es invocadas no cap tulo 4 apesar de tudo estar preparado para a sua realiza o No que diz respeito aos objectivos relativos ao m dulo de tratamento de dados em particular o c lculo dos indicadores de desempenho relativos efici ncia dos equipamentos da linha de montagem n
121. tre m quinas Posteriormente ser realizado um estudo sobre COM e DCOM 3 5 Tecnologias de Comunica o Na linha de montagem escolhida para o projecto encontramos dois tipos de m quinas relativamente ao tipo de controlo Ser desenvolvida uma abordagem espec fica na cria o do m dulo de aquisi o de dados para cada tipo de controlo Uma das grandes dificuldades encontradas no desenvolvimento desta aplica o prende se com os drivers de comunica o Ao analisar as m quinas controladas por PLCs e tal como j foi referido depar mo nos com equipamentos de 5 fabricantes diferentes o que poderia obrigar ao desenvolvimento de um driver de comunica es para os equipamentos de cada fabricante Esta situa o levou nos a uma pesquisa para tentar encontrar uma t cnica que permitisse desenvolver apenas um driver de comunica es As m quinas controladas por IPC Computador Industrial utilizam uma aplica o que corre sobre a plataforma Windows para assim realizar o controlo da mesma Neste caso a abordagem para a comunica o apresenta nos dois caminhos distintos o primeiro desenvolver uma aplica o que vai correr no computador controlador da m quina e que ser independente da aplica o que controla a m quina O segundo caminho recorrendo a altera o da aplica o para que nos forne a os dados Esta possibilidade obriga a uma coopera o com o fabricante o que nem sempre poss vel mas sem duvida a mais segu
122. tros indicadores e desenvolvendo um menu de configura o para novas m quinas Realizar um estudo profundo para comparar arquitecturas diferentes nomeadamente em termo de desempenho entre si tais como a compara o entre arquitecturas baseadas em redes abertas e redes propriet rias Estudar e comparar o desempenho de aplica es desenvolvidas com diferentes ferramentas de desenvolvimento Desenvolver uma solu o que permita reduzir os problemas encontrados quando temos servidores e clientes em computadores diferentes configura es DCOM Implementar redund ncia nas comunica es em especial na tecnologia OPC 92 92 93 Anexo A A Apresenta o da Empresa Huf O seguinte anexo serve para apresentar a empresa e ajudar o leitor na interpreta o da contextualiza o da motiva o e dos objectivos da disserta o A informa o seguinte pode ser consultada em Huf07 Al Sector de Actividade e Tipo de Produ o A Huf Portuguesa uma empresa do ramo autom vel produz sistemas de fechaduras e sistemas de bloqueio de direc o localizada em Tondela iniciou a sua actividade em Outubro de 1991 e t m como miss o Ser um modelo de excel ncia no sector Figura A 1 Vis o geral da linha de montagem onde foram realizados os trabalhos Situando se entre as primeiras cinco maiores empresas do distrito de Viseu apresenta um capital social de 150 000 000 repartido pelos grupos Huf e Ficosa com um
123. ua o leva a que na fase de projecto se opte por solu es que sejam desenvolvidas pelo mesmo fabricante e portanto perfeitamente compat veis Este motivo leva tamb m por vezes empresas que pretendem evoluir o seu processo de fabrico a escolher um produto que n o seja o mais atractivo mas que garanta a compatibilidade com o que j esta implementado Ao basear o OPC na tecnologia OLE que sendo uma tecnologia Windows visa entre outras coisas garantir que software e hardware possam trocar informa o sem que o software tenha desenvolvido um driver espec fico para o hardware Um exemplo bem conhecido para explicar a ideia anterior o suporte de impress o incorporado no sistema operativo Windows que obriga a que todas as aplica es que pretendam trabalhar com os servi os de impress o tenham que possuir somente um driver para esse suporte de impress o e n o um para cada impressora existente no mercado Com o OPC estendemos o conceito benef cio da tecnologia OLE rea industrial a partir de aqui as empresas de automa o desenvolvem servidores OPC para os seus equipamentos e os programadores desenvolvem aplica es clientes OPC e que v o atrav s do servidor OPC trocar informa o Desaparecendo assim a necessidade de desenvolver in meros drivers de comunica o 36 37 Fazendo aqui um aparte ao projecto verifica se que o principal objectivo para a escolha do OPC para uma parte do projecto se concentra na princip
124. ua a leitura s ncrona de cada item independente e Efectua a escrita s ncrona de cada item independente e Detec o da falta ou falha do servidor OPC e Efectua o tratamento de erros ao nivel da conex o e inclus o de itens e carregamento do ficheiro de configura es e Realiza o a sincroniza o entre o dispositivo e o cliente recorrendo a tecnologia OPC e Introdu o do algoritmo que recebe o time stamp dos eventos que recolhido no rel gio de tempo real do aut mato em formato BCD e posteriormente transferido para tr s words Seguidamente decomposto em dia m s ano horas minutos segundos para poder ser reagrupado num formato standard que permita c lculos em bases de dados e Permite funcionar em simult neo os dois clientes e v rios grupos de dados v rias m quinas e Regista os dados na base de dados O algoritmo geral do m dulo de aquisi o de dados para a sec o autom tica de recolha de dados Carregar ficheiro de dados Procurarservidor instalados Seleccionar semidor operador 2 H E Ae PP L as vari veis de controlo de todos os equipamentos T m vari veis activas EI Procedimento que realiza esta opera o R T m tratamento de erros Para cada vari vel a ON Leitura s ncrona dos itens Dados Tratamento dos dados para poclerem ser colocados na BD Colocar vari veis de controlo a OFF nos equip onde foram recolhidos dados
125. ue o m dulo garantisse que perante um falha deste tipo n o haveria perda de informa o desde que o tempo da ocorr ncia da falha n o ultrapassa se o tempo gasto para o enchimento dos dois buffers Um aspecto relevante constatado reside no facto de o servidor OPC da Omron apenas conseguir tratar um DataChange e ter outro em lista de espera perdendo os seguintes DataChange trata se de um evento que disparado quando uma vari vel tem leitura por subscri o e o valor desta muda Este facto levou a altera es significativas no algoritmo do programa passou se de um controlo de Event Driven para um controlo de Timer Driven ou seja em intervalos de tempo iguais executado um c digo que analisa o estado da m quina e a partir dai tomava as decis es Inicialmente colocou se a possibilidade de este problema residir no VB6 mas foi desenvolvida uma aplica o dedicada que permitiu concluir que o VB6 era capaz de receber e manter em lista de espera pelo menos sete eventos A aplica o desenvolvida permitiu concluir tamb m que o uso de box de mensagens bloqueia os pr ximos eventos Foi ainda utilizado um servidor diferente este s detectava um novo evento depois de o evento actual ter terminado esta situa o obriga a ter cuidados redobrados na programa o e na 86 utiliza o de v rios servidores pois o programa pode n o trabalhar correctamente com todos eles 7 6 Aplica o de Teste para o Conjunto da Linha E
126. ultados da s rie 1 sscssscssssssseccsssesssscessessessesssssesseseeee 61 Tabela 6 2 Conclus o dos resultados da s rie 2 s ssscssssssseccsscescescesssssessesssseesseseees 61 Tabela 6 3 Conclus o dos resultados da s rie 3 sssssccssssssseccsesessescesscssessesssssesseseees 61 Tabela 6 4 Conclus o dos resultados da s rie 4 sssssccssssssseccsssessescessessessesssssesseseeee 62 Tabela 6 5 Conclus o dos resultados da s rie 5 sssssccssssssseccsssessescessessessesssssesssseees 62 Tabela 6 6 Conclus o dos resultados da s rie 6 ccceceesrssesersseseesmesrenesseesessesasanes 63 Tabela 6 7 Conclus o dos resultados da s rie 7 s sssssscssssssseccsssessescessescessesssseesseseses 63 Tabela 7 1 Constitui o de um Registo scccscccssccscccscscssscscssscsscsesscsscsesessseessessseese 76 Tabela B 1 Tabela de anomalias da m quina de comprovar portas ccsceese 99 xvii Versao 1 0 8 de Setembro de 2009 xviii Abreviaturas e Simbolos ADO CLSID COM DCE DCOM DDE DLL DSN ERP GUID HMI HTTP IID IPC LIMS MES ODBC OEE OLE OPC OPC AE OPC DA OPC HDA OPC UA OLEDB RPC Activex Data Object Class Identifier Component Object Model Distributed Computing Environment Distributed Component Object Model Dynamic Data Exchange Biblioteca de Software Data Source Name Enterprise Resource Planning Global Unique Ident
127. umentos por v rias aplica es activando a respons vel pela cria o e edi o de cada parte O COM surgiu como uma forma de partilha a n vel bin rio de c digo previamente desenvolvido e compilado usando um paradigma orientado a objectos Sendo uma especifica o de formato bin rio permite uma independ ncia das linguagens de programa o desde que estas sejam capazes de gerar esse formato bin rio Paralelamente e desde os anos 80 a tecnologia da invoca o remota de procedimentos tinha vindo a evoluir culminando com uma especifica o da Open Sofware Foundation OSF designada por DCE Distributed Computing Environment Esta especifica o muitas vezes designada simplesmente por RPC Remote Procedure Call permite a comunica o entre aplica es a executar em computadores diferentes atrav s da invoca o remota de rotinas com a passagem de par metros e resultados A OSF DCE RPC foi implementada j no Windows NT 3 1 Combinando RPC com COM foi poss vel activar e invocar objectos COM a executar em processos diferentes dos clientes quer na mesma m quina quer em m quinas diferentes dando origem especifica o DCOM Distributed COM formalizada em 1996 Mig09 Cap Hist ria Tamb m no ano de 1996 s o desenvolvidos os objectos ActiveX que trabalham sobre COM e DCOM Um ano mais tarde em 1997 introduzido o MTS Microsoft Transaction Server que melhora a gest o de transac es de componentes recurso
128. ura o 2 3 1 M quina de Comprovar Portas Trata se de uma m quina que est inserida na linha que produz para o grupo PSA e que est representada na figura 2 1 Esta m quina efectua o teste das fechaduras direita e esquerda do autom vel Esse teste consiste em recolher da palete a fechadura j montada e em executar v rios testes que com elevada seguran a permitem garantir que a mesma est operacional ou seja bem montada e sem qualquer encravamento ou defeito Figura 2 1 M quina de comprovar portas A m quina controlada por um aut mato Omron Sysmac CJIM CPU21 com tr s cartas de entradas e duas cartas de sa das para sinais digitais um manipulador controlado por um Servomotor Omron que realiza o teste fechadura e uma consola t ctil Beijer Electrocnics cimrex 69 que permite Comandar a m quina Acompanhar a sequ ncia do ciclo de teste Afinar a m quina Saber onde ocorreu uma falha Apresentar instru es de opera o e em caso de falha A sequ ncia de funcionamento para o ciclo normal de teste com manipulador a seguinte e conforme referido foi obtida recorrendo a uma observa o directa da opera o da m quina Para entrar em servi o premido o bot o Start ap s o que a m quina realiza o seguinte ciclo de opera es Detectar presen a de palete no stopper Elevador tranca a palete Manipulador baixa pin a Manipulador fecha pin a Manipulador sobe pin a Ma
129. ut mato ou do rel gio do sistema operativo do PC A escolha recaiu no rel gio do aut mato porque se vamos preencher o buffer o mais correcto utilizar o rel gio de tempo real que o aut mato possui no entanto se fiz ssemos uma leitura directa da ocorr ncia dos eventos temos que ter em conta que o instante temporal em que o corre o evento e outra e o instante temporal em que o servidor leu e registou o evento N o ser uma diferen a muito grande mas existe por esses motivo em casos deste tipo prefer vel utilizar o rel gio do dispositivo 76 Para registarmos o tempo de forma a que possamos ter uma vari vel com o tempo standard necess rio recorrer a 2 words como se ver na tabela 7 1 7 3 3 Constitui o de um Registo Cada registo possui o instante temporal em que m quina entrou num dos seus estados assim como informa o sobre o respectivo estado ou poss vel erro que possa surgir O registo constitu do por 5 words estruturadas como na tabela seguinte s o registados em cada Word os campos seguintes Tabela 7 1 Constitui o de um Registo Registo Bits 15 8 7 0 1 word Hora 00 a 23 Minuto 00 a 59 2 word Segundo 00 a 59 D cimo de segundo 0 a 9 3 word C digo do Estado Dados Ex c digo do erro 4 word 5 word Como o rel gio do PLC n o disponibiliza d cimos de segundo foi necess rio encontrar uma t cnica que permitisse a obt
130. volume de vendas 94 em 2007 de 98 8 milh es de euros tem uma cota de mercado na Europa de 22 na produ o de sistemas de fechaduras e de 10 8 na produ o de sistemas de bloqueio da direc o A Huf portuguesa trabalha para marcas como Opel GM PSA Peugeot Citro n Ford Jaguar Land Rover e Grupo Volkswagen os seus produtos s o enviados para os cinco continentes e pode se referir que fornece componentes para 12 f bricas da PSA 9 f bricas da VW 15 f bricas da GM 12 f bricas da Ford A 2 reas e N mero de Colaboradores Com uma rea total de 20 000 m dos quais 9 782 m s o efectivamente rea constru da t m 5 445 m dedicados exclusivamente a produ o 1200 m de armaz m e 739 m de rea social Figura A 2 Layout da f brica Conta com 369 colaboradores repartidos em 51 de Homens e 49 de mulheres A 3 Certifica es e Pr mios Apresenta uma pol tica de Qualidade Ambiente Higiene Sa de e Seguran a ao mais alto n vel a provar s o as 7 certifica es obtidas at ao momento ISO 9002 no ano de 1996 94 95 QS 9000 no ano de 1997 VDA 6 1 no ano de 1998 ISO 14001 no ano de 2000 ISO 9001 2000 no ano de 2002 ISO TS 16949 2002 no ano de 2003 OHSAS 18001 no ano de 2003 AMENT sy wat BEAL ry yore 2002 tg ed AMAN R SMT sray r a 4 g S on amp cs os 4 Po zo gs S 30 f lt eu z Es 2 e 5 o e i BA EM Figura

Análise e Desenvolvimento de Sistema de Informação Fabril

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