MANUAL DE INSTRUÇÕES DOS BLOCOS FUNCIONAIS LIBRARY B FOUNDATION ABR / 14 FOUNDATION F B L C L B F F M P - PDF
MANUAL DE INSTRUÇÕES DOS BLOCOS FUNCIONAIS LIBRARY B FOUNDATION ABR / 14 FOUNDATION F B L C L B F F M P
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Vagner Gama Monteiro
1 MANUAL DE INSTRUÇÕES DOS BLOCOS FUNCIONAIS LIBRARY B TM FOUNDATION ABR / 14 TM FOUNDATION F B L C L B F F M P
3 Introdução INTRODUÇÃO O Fieldbus não é uma substituição para 4-20 ma ou Intelligent/Smart Transmitter Protocols, ele fornece muito mais. O Fieldbus é uma Arquitetura de Controle de Sistema completa, que permite a distribuição de funções de controle para os equipamentos no campo, por essa razão, é uma substituição à Arquitetura DCS da década de Para conseguir o controle desejado, os equipamentos devem estar configurados. O qual inclui calibração e, também, construção de uma estratégia de controle. Esta última é abrangida neste manual. Uma das maiores vantagens do Fieldbus é a interoperabilidade. Muitos blocos descritos neste manual não são usados somente por dispositivos Smar, mas também por outros dispositivos FOUNDATION Fieldbus. Nenhuma configuração particular de ferramenta é tratada neste manual, porque os dispositivos são independentes da obrigação da tecnologia DD, como ferramenta de configuração. Obtenha melhores resultados do Sistema Fieldbus lendo cuidadosamente estas instruções. Este manual apresenta o conhecimento necessário para entender a linguagem de programação do diagrama de Blocos Funcionais focado na tecnologia Foundation Fieldbus. Os equipamentos Smar, que são membros do System302, podem não ser abrangidos por este manual, pois têm seus manuais específicos. Os blocos funcionais pertencentes à Library B, que são descritos neste manual, referem-se à especificação mais atual de blocos funcionais FOUNDATION Fieldbus. Como poderá ser observado adiante, a lista de blocos é composta por uma quantidade maior de blocos Enhanced para garantir uma maior funcionalidade às aplicações que utilizam os blocos funcionais. E ainda, esta versão de manual apresenta o bloco Flexível Matemático permitindo a execução de expressões matemáticas criadas pelo usuário. NOTA: Este manual se refere aos controladores DF62, DF63, DF73, DF75, DF79, DF81, DF89, DF95, DF97, DF99 e DF100. III
4 Manual de Instruções dos Blocos Funcionais Library B IV
5 ÍNDICE Índice INTRODUÇÃO... III DEFINIÇÕES... IX ABREVIAÇÕES... XIII CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO À APLICAÇÃO DO BLOCO FUNCIONAL VISÃO GERAL BLOCO FUNCIONAL BLOCO TRANSDUTOR BLOCO RESOURCE DEFINIÇÕES DE BLOCO FUNCIONAL LIGAÇÕES DO BLOCO FUNCIONAL LIGAÇÕES DO BLOCO FUNCIONAL EXECUTANDO NO DFI INFORMAÇÃO DE ACESSO ESTRUTURA DE APLICAÇÃO DO BLOCO FUNCIONAL OBJETO DO BLOCO PARÂMETROS DO BLOCO IDENTIFICADORES DE PARÂMETRO ARMAZENAMENTO DE PARÂMETRO USO DE PARÂMETRO RELACIONAMENTOS DE PARÂMETRO STATUS DO PARÂMETRO COMPOSIÇÃO DE STATUS CÁLCULO DA VARIÁVEL DE PROCESSO CÁLCULO DO SETPOINT CÁLCULO DE SAÍDA CONTROLE EM CASCATA PARÂMETRO DE MODO PARÂMETROS DE ESCALA CONVERSÃO DE ESCALA MODBUS TRATAMENTO DO ESTADO DE FALHA ESTADO DE FALHA ATIVO ALARMES E EVENTOS PROCESSAMENTO DE ALERTA SIMULAÇÃO FORMAS DE MAPEAMENTO DE E/S MAPEAMENTO NUMÉRICO MAPEAMENTO ROM INSTANCIAÇÃO DE BLOCO ORDEM DOS PARÂMETROS DURANTE O DOWNLOAD DEFINIÇÃO DO TIPO E ESTRUTURA DE DADOS ESTRUTURA DE BLOCO DS VALOR & STATUS ESTRUTURA FLOAT DS VALOR & STATUS ESTRUTURA DISCRETA DS ESTRUTURA DE ESCALA DS MODO DE ESTRUTURA DS PERMISSÕES DE ACESSO DS ESTRUTURA DE ALARME FLUTUANTE DS ESTRUTURA DE ALARME DISCRETO DS ESTRUTURA DE EVENTO DE ATUALIZAÇÃO DS ESTRUTURA DE RESUMO DE ALARME DS SIMULAÇÃO ESTRUTURA FLOAT DS SIMULAÇÃO ESTRUTURA DISCRETA DS ESTRUTURA DE TESTE DS ALARME BITSTRING32 - DS SIMULAÇÃO FIELD DIAGNOSTICS - DS ESTRUTURA ARRAY DE BITS DE 64 ELEMENTOS DS ESTRUTURA DISCRETA DE 8 ELEMENTOS DS ESTRUTURA DISCRETA DE 16 ELEMENTOS DS ESTRUTURA FLOAT DE 16 ELEMENTOS DS INFORMAÇÃO DO EQUIPAMENTO HART - DS V
6 Manual de Instruções dos Blocos Funcionais Library B VI ELEMENTO ESPERADO - DS ELEMENTO PRESENTE - DS STATUS DO ELEMENTO DS LIMIAR E/S ANALÓGICA - DS INFORMAÇÃO DE CONTROLE BURST DO HART - DS ALARME DE INDICAÇÃO DE PROTOCOLO ESTRANGEIRO - DS ESTRUTURA DE DADOS ESPECÍFICO DO FABRICANTE ESTRUTURA DE CONVERSÃO DE ESCALA - DS ESTRUTURA DE CONVERSÃO DE ESCALA COM STATUS - DS ESTRUTURA DE ESCALA COM LOCADOR - DS ESTRUTURA DE ESCALA COM LOCADOR E STATUS- DS ESTRUTURA DE LOCADOR DE VARIÁVEL MODBUS - DS ESTRUTURA DE LOCADOR DE VARIÁVEL MODBUS COM STATUS- DS ESTRUTURA ID DO PARÂMETRO FF - DS ESTRUTURA DE ENDEREÇO ESCRAVO - DS CAPÍTULO 2 - BIBLIOTECA DE BLOCOS DESCRIÇÃO DOS TIPOS DE BLOCOS DISPONIBILIDADE DE TIPO DE BLOCO E CONJUNTO DE BLOCO INICIAL RESOURCE RS BLOCO RESOURCE RS2 BLOCO RESOURCE BLOCOS TRANSDUTORES DIAG BLOCO TRANSDUTOR DE DIAGNÓSTICO TEMP DF45 TRANSDUTOR DE TEMPERATURA HC TRANSDUTOR DE CONFIGURAÇÃO DO HARDWARE TRDRED TRANSDUTOR DE REDUNDÂNCIA ABC - BLOCO DE ASSOCIAÇÃO PARA COMPONENTES TB8BI - TRANSDUTOR DE 8 ENTRADAS BINÁRIAS TB8BO - TRANSDUTOR DE 8 SAÍDAS BINÁRIAS TB8AI - TRANSDUTOR DE 8 ENTRADAS ANALÓGICAS TB4AO - TRANSDUTOR DE 4 SAÍDAS ANALÓGICAS TBHG - TRANSDUTOR DO GATEWAY HART TBWH - TRANSDUTOR DO EQUIPAMENTO WIRELESSHART BLOCOS FUNCIONAIS DE ENTRADA... 2,60 AI ENTRADA ANALÓGICA... 2,60 EAI ENTRADA ANALÓGICA OTIMIZADA... 2,63 DI ENTRADA DISCRETA... 2,65 MAI MÚLTIPLAS ENTRADAS ANALÓGICAS... 2,67 MDI MÚLTIPLAS ENTRADAS DISCRETAS... 2,69 PUL ENTRADA DE PULSO... 2,71 ROMAI ENTRADA ANALÓGICA ROM... 2,75 MAI16 MÚLTIPLAS ENTRADAS ANALÓGICAS ,77 MBI64 - MÚLTIPLAS ENTRADAS BINÁRIAS ,79 BLOCOS FUNCIONAIS DE CONTROLE E CÁLCULO... 2,82 PID CONTROLE PID... 2,82 EPID CONTROLE PID OTIMIZADO... 2,90 APID CONTROLE PID AVANÇADO... 2,93 ARTH - ARITMÉTICO... 2,98 SPLT- DIVISOR DE SAÍDA... 2,105 CHAR CARACTERIZADOR DE SINAL... 2,109 ECHAR CARACTERIZADOR DE SINAL OTIMIZADO... 2,112 INTG - INTEGRADOR... 2,114 AALM ALARME ANALÓGICO... 2,122 EAALM ALARME ANALÓGICO OTIMIZADO... 2,128 ISEL SELETOR DE ENTRADA... 2,129 SPG GERADOR DE RAMPAS DE SETPOINT... 2,132 ESPG GERADOR DE RAMPAS DE SETPOINT OTIMIZADO... 2,138 TIME TEMPORIZADOR E LÓGICA... 2,139 LLAG - LEAD LAG... 2,147 OSDL SELETOR DE SAÍDA OU LIMITADOR DINÂMICO... 2,151 DENS - DENSIDADE... 2,155 CTRW CONSTANTE E CONTAINED RW... 2,159 FFET - FLIP-FLOP E EDGE TRIGGER... 2,165 AEQU EQUAÇÕES AVANÇADAS... 2,167
7 Índice PRED SMITH PREDITOR/ PREDITOR SMITH... 2,169 TF TRANSFER FUNCTION/ FUNÇÃO DE TRANSFERÊNCIA... 2,171 LCF FATORES DE CORREÇÃO PARA LÍQUIDO... 2,173 CÁLCULO DO CCF... 2,173 CÁLCULO DO BSW DUAL RANGE... 2,174 CÁLCULO DO BSW LAB ANALYSIS... 2,176 FMTH BLOCO MATEMÁTICO FLEXÍVEL... 2,180 ADT DATA TRANSFER ANALÓGICO... 2,191 DESCRIÇÃO... 2,191 BLOCK_ERR... 2,191 MODOS SUPORTADOS... 2,191 MODOS... 2,191 ESQUEMÁTICO... 2,191 PARÂMETROS... 2,192 DDT DATA TRANSFER DISCRETO... 2,194 VISÃO GERAL... 2,194 DESCRIÇÃO... 2,194 BLOCK_ERR... 2,194 MODOS SUPORTADOS... 2,194 MODOS... 2,194 ESQUEMÁTICO... 2,194 PARÂMETROS... 2,195 BLOCO FUNCIONAL FLEXÍVEL ,197 FFB_1131 BLOCO FUNCIONAL FLEXÍVEL... 2,197 FFB2_1131 BLOCO FUNCIONAL FLEXÍVEL ,199 BLOCOS FUNCIONAIS MODBUS... 2,201 MBCF CONFIGURAÇÃO MODBUS... 2,201 MBCS CONTROLE MODBUS ESCRAVO... 2,203 MBSS SUPERVISÃO MODBUS ESCRAVO... 2,210 TIPO DE DADOS E ESTRUTURAS SUPORTADAS PELO MBSS... 2,212 MBCM CONTROLE MODBUS MESTRE... 2,215 MBSM SUPERVISÃO MODBUS MESTRE... 2,220 BLOCOS FUNCIONAIS DE SAÍDA... 2,224 AO SAÍDA ANALÓGICA... 2,224 DO SAÍDA DISCRETA... 2,228 MAO MÚLTIPLAS SAÍDAS ANALÓGICAS... 2,231 MDO MÚLTIPLAS SAÍDAS DISCRETAS... 2,233 STEP SAÍDA PID STEP... 2,235 ROMAO SAÍDA ANALÓGICA ROM... 2,242 MAO16 MÚLTIPLAS SAÍDAS ANALÓGICAS ,243 MBO64 MÚLTIPLAS SAÍDAS BINÁRIAS ,246 OPÇÕES DE BLOCO... 2,249 OPÇÕES DO BLOCO RESOURCE... 2,249 IO_OPTS... 2,251 CONTROL_OPTS... 2,252 STATUS_OPTS... 2,253 ALARM_SUM E ACK_OPTION... 2,254 PID_OPTS... 2,255 INTEG_OPTS... 2,255 INVERT_OPTS... 2,256 INPUT_OPTS... 2,256 OSDL_OPTS... 2,257 MO_STATUS_OPTS... 2,257 MO_OPTS... 2,258 CT_OPTS... 2,258 OPÇÕES DE BLOCOS PARA CONFIGURAÇÃO DE HARDWARE... 2,259 ELEM_MISMAT_BS_1[4]... 2,261 ELEM_MISMAT_BS_2[4]... 2,261 MO_FSTATE_OPTS_16[2]... 2,261 MO_FSTATE_OPTS_64[8]... 2,261 MO_POWERUP_OPTS_16[2]... 2,262 MO_POWERUP_OPTS_64[8]... 2,262 FSTATE_ST_16[2]... 2,262 FSTATE_ST_64[8]... 2,262 VII
8 Manual de Instruções dos Blocos Funcionais Library B MAP_MM_ ,263 MAP_MM_ ,263 CAPÍTULO 3 - EXEMPLOS APLICAÇÃO DE CONTROLE SIMPLES CONTROLE DE CASCATA CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO CONTROLE DE PROPORÇÃO CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO CONTROLE FEEDFORWARD CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO CONTROLE SPLIT RANGE CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO CONTROLE DE NÍVEL CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO LOOP DE CONTROLE DE RAZÃO COM LEAD-LAG CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO CONFIGURAÇÃO DE COMPENSAÇÃO DE FLUXO COM TOTALIZAÇÃO CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO AFERIÇÃO DE TANQUE HIDROSTÁTICO CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO CONTROLE DE COMBUSTÃO COM DUPLOS LIMITES CRUZADOS CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO CONTROLE DE NÍVEL DE CALDEIRA COM 3 ELEMENTOS/ALIMENTAÇÃO DE ÁGUA CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO APLICAÇÃO DO BLOCO FLEXÍVEL MATEMÁTICO APLICAÇÃO DO PREDITOR DE SMITH E TRANSFER FUNCTION CONFIGURAÇÃO CORRESPONDENTE PARAMETRIZAÇÃO VIII
9 Definições Termo Alarme Alerta DEFINIÇÕES Detecção de quando o bloco deixa um estado particular e quando retorna para este estado. Alarmes e Eventos. Alerta Crítico Objeto de alerta com prioridade de Algoritmo Conjunto de regras bem definidas para a solução de problemas em um certo número de passos. Aplicação Array (arranjo) Atributo Bitstring Bloco Funcional Bloco ou instância de bloco Bloco Transdutor BLOCO.PARÂMETRO Bypass Configuração (de um sistema ou device) Constant status Dd Item Id Dd member Id Unidade funcional de software que consiste de um conjunto interconectado de blocos funcionais, eventos e objetos, os quais podem ser distribuídos, ter interfaces com suas aplicações e conter outras aplicações. Arranjo com todos os elementos que são do mesmo tipo de dado e cada um deles pode ser unicamente referenciado por uma referência subscrita. Propriedade ou característica de uma entidade para instanciação; valor e status são atributos de um parâmetro de saída. Tipo de dado que consiste de um array de bits. Cada bit corresponde a uma característica específica, o qual é permitido ao usuário fazer uma composição de vários bits (várias características ao mesmo tempo). Bloco que consiste de um ou mais parâmetros de entrada e saída. Unidade de processamento lógico de software que consiste de uma única cópia nomeada do bloco e de parâmetros específicos associados pelo tipo de bloco, pode-se ter várias instâncias do tipo de bloco PID, por exemplo. Bloco que consiste de parâmetros internos que fornecem uma interface para um ou mais habilidades funcionais de um recurso. Definição usada para indicar um Bloco e um Parâmetro Associados, por exemplo: DIAG.BEHAVIOR. Indica um desvio, geralmente da entrada para a saída do bloco, sem passar pelo algoritmo. No bloco PID, por exemplo, significa SP ir para a saída. Passos em um sistema: selecionando unidades funcionais, sinalizando suas posições e identificadores e definindo suas interconexões. Atributo de status que tem ambas as indicações de limites alto e baixo, usado para indicar que o bloco inferior não pode responder para a saída do bloco superior. Um número único que identifica a descrição da classe de objeto associada, que é desenvolvido como parte desta de Equipamento. Um número único que identifica a função da classe do objeto associado, que é desenvolvido como parte de sua de Equipamento. IX
10 Manual de Instruções dos Blocos Funcionais Library B Termo Device Download Entrada Primária Escalonamento (Schedule) Estrutura de dado Evento Execução Feedforward Interface Interoperabilidade Invocação Link Modo Target ou Modo Objetivo Multi-Variable Container (MVC) Objeto de Ação (action) Otimizado (Enhanced) Parâmetro de Entrada Parâmetro de Saída Parâmetro Interno (Container) Entidade física capaz de efetuar uma ou mais funções específicas em um contexto particular e delimitado por suas interfaces. Serviço usado para carregar dados de um domínio cliente para um domínio servidor. Parâmetro de entrada que é crítico para a operação de um bloco funcional de controle ou cálculo. O valor de entrada primária pode ser refletido no parâmetro de variável de processo. Ordem de execução dos blocos funcionais. Um conjunto, cujos elementos necessitam ser do mesmo tipo de dado e cada um destes pode ser referenciado unicamente por uma identificação. Ocorrência instantânea que é significante para escalonar a execução de um algoritmo. Processo de executar uma seqüência de operações especificadas por um algoritmo. Antecipação do processo. Limite compartilhado entre duas unidades funcionais, definido pelas características funcionais, características de interconexão física comum, características de sinal, e outras características adequadas. Capacidade para operar múltiplos Equipamentos, independente do fabricante, no mesmo sistema, sem perda de funcionalidade. Processo de iniciar a execução da sequência de operações especificadas em um algoritmo. Ligação entre dois dispositivos. Modo desejado pelo usuário para o bloco trabalhar. Objeto em um Processo de Aplicação de Bloco Funcional referindo a um grupo de parâmetros de Bloco Funcional definido para o usuário, que pode ser um ou mais blocos funcionais em um equipamento. Objeto que suporta instanciação e exclusão de objetos (blocos ou links) em um recurso. O bloco otimizado possui características adicionais em relação ao bloco padrão. Exemplo: bloco EPID possui todas as características do bloco PID mais algumas características adicionais Parâmetro de bloco que tem uma estrutura de dado de valor e elementos de status que podem atualizar-se através de um link para um parâmetro de saída. Parâmetro de bloco que tem uma estrutura de dado de valor e elementos de status que são atualizados pelo algoritmo do bloco. Parâmetro de bloco que é acessível à rede de comunicação mas pode não estar conectado a um parâmetro de entrada ou saída. O valor do parâmetro pode ser usado no algoritmo de bloco ou escrito pelo algoritmo de bloco. X
11 Definições Termo Recurso (Resource) Resource block (bloco de recurso) ROM (Remote Operations Management) Saída Primária Shedding Time stamp Tipo de Bloco Tipo de dado Unidade de engenharia Upload View Unidade funcional interna de um equipamento que tem controle independente desta operação e o qual fornece características necessárias para o escalonamento e a execução de algoritmos de aplicação (recurso). Bloco que consiste de parâmetros internos que fornecem uma interface para características de recursos comuns ou informação. Nova tecnologia da Fieldbus Foundation visando os seguintes tipos aplicações: Equipamentos remotos com grande quantidade de pontos de E/S Links otimizados de múltiplos pontos (64 discretos, 16 analógicos) Conectividade com WiredHART e WirelessHART Parâmetro de saída que dependendo do parâmetro de modo, reflete os resultados de execução do algoritmo de bloco ou valor de entrada do operador. O shedding ocorre quando outra interface não fieldbus fornece os dados ciclicamente para um dado algoritmo. Registro de data e hora (hora:minuto:milisegundo) de ocorrência de um alerta. Qualidades comuns a todas as instâncias do tipo. O bloco PID é um tipo de bloco, por exemplo. Conjunto de valores com um conjunto de operações permitidas. Termos de medição de dados, tais como graus Celsius, Pound, gramas e outras. Serviço usado para transmitir os dados do domínio servidor para o cliente. Estrutura de dados com um mapeamento associado a um subconjunto de parâmetros de bloco. É utilizada para otimização da leitura destes parâmetros. XI
12 Manual de Instruções dos Blocos Funcionais Library B XII
13 ABREVIAÇÕES Abreviações AI (Analog Input): Entrada Analógica AO (Analog Output): Saída Analógica Cas (Cascade Mode): Modo Cascata DCS (Distributed Control System): Sistema de Controle Distribuído DD (Device Description): do Equipamento DI (Discrete Input): Entrada Discreta DO (Discrete Output): Saída Discreta DS (Data Structure): Estrutura de Dado E (Enumerated Parameter) Lista de Parâmetros EU (Engineering Unit): Unidade de Engenharia FB (Function Block): Bloco Funcional FF: Fieldbus Foundation IA (Initialization Acknowledge): Inicialização Aceita (status quando se está no Modo Cascata) IMan (Initialization Manual): Inicialização Manual (status quando se está no Modo Cascata) IR (Initialization Request): Inicialização Requisitada (status quando se está no Modo Cascata) LO (Local Override): Atualização Local NI (Not invited): Não disponível RCas (Remote Cascade Mode): Modo de Cascata Remota (status quando se está no Modo Cascata) Rout (Remote Output Mode): Modo de Saída Remota (status quando se está no Modo Cascata) ROM (Remote Operations Management) : Gerenciamento de Operações Remotas TB (Transducer Block) : Bloco Transdutor XIII
14 Manual de Instruções dos Blocos Funcionais Library B XIV
15 Capítulo 1 Visão Geral Bloco Funcional Bloco Transdutor Bloco Resource INTRODUÇÃO À APLICAÇÃO DO BLOCO FUNCIONAL As aplicações do Bloco Funcional são definidas como aplicações de planta ou de fábrica que desempenham um ou mais monitoramentos automáticos e funções de controle. Os Blocos Funcionais representam as funções de automação básicas, que são executadas por aplicações do bloco funcional. Cada bloco funcional processa parâmetros de entrada, de acordo com um algoritmo específico e um conjunto interno de parâmetros de controle. Eles produzem parâmetros de saída, que estão disponíveis para uso dentro da mesma aplicação de bloco funcional, ou em outras aplicações de bloco funcional. Blocos transdutores separam os Blocos Funcionais dos específicos dispositivos E/S, tal como sensores, atuadores e chaves. Blocos transdutores de controle acessam dispositivos E/S, através de uma interface independente definida pelo uso de blocos funcionais. Blocos transdutores também executam funções, tais como calibração e linearização de dados E/S, convertendo-os para uma representação independente do equipamento. Sua interface para blocos funcionais é definida como um ou mais canais E/S independentes de implementação. Os blocos Resource são usados para definir as características específicas de hardware das aplicações de blocos funcionais. Similarmente aos blocos transdutores, eles separam os blocos do hardware físico por conter um conjunto de implementação independente dos parâmetros do hardware. Definições de Bloco Funcional Os Blocos Funcionais são definidos por suas entradas, saídas, parâmetros de controle e por algoritmos que operam com estes parâmetros. Blocos Funcionais são identificados usando um nome (Tag) e um índice numérico. Os Tags fornecem uma referência simbólica aos blocos funcionais. Eles não podem ser ambíguos dentro do âmbito de um sistema Fieldbus. Os índices numéricos são números designados para otimizar o acesso aos blocos funcionais. Os tags dos blocos funcionais são o oposto, pois são globais, índices numéricos têm somente um significado dentro da aplicação que contém o bloco funcional. Os parâmetros dos blocos funcionais definem as entradas, saídas e os dados usados para controlar a operação destes blocos. Eles são visíveis e acessíveis na rede. Parâmetros adicionais, chamados parâmetros internos, são usados para definir os dados particulares de um bloco funcional. Apesar de visíveis na rede, eles não podem participar de ligações nos blocos funcionais. Ligações do Bloco Funcional As saídas do Bloco Funcional podem ser ligadas às entradas de outros blocos funcionais. Cada ligação indica que um parâmetro de entrada de um bloco funcional obtém seu valor de um parâmetro específico de saída de outro. Enquanto blocos funcionais puxam seus valores de blocos anteriores, no qual o bloco controla o puxar, há uma dependência das características das comunicações subjacentes. Dois blocos funcionais ligados juntos podem existir na mesma aplicação de blocos funcionais, ou em aplicações separadas, igualmente, no mesmo dispositivo ou em dispositivos diferentes. Para transferir os dados para uma ligação de bloco funcional, o canal de comunicação deve ser conhecido, o qual forneça a transferência de dados de parâmetro (e outros tipos de dados) entre aplicações. 1.1
16 Manual de Instruções dos Blocos Funcionais Library B Ligações do Bloco Funcional executando no DFI302 Qualquer bloco funcional executando no DFI302 pode ser ligado a um outro bloco funcional sendo executado em outro dispositivo, desde que esteja conectado a um dos quatro canais H1 disponíveis. Informação de Acesso A informação de blocos funcionais pode ser agrupada por acesso dependendo de como esta é usada. Os quatro grupos seguintes são definidos por propósitos de acesso: 1) dados de operação dinâmicos; 2) dados de operação estáticos; 3) todos dados dinâmicos, e 4) outros dados estáticos. Para suportar o acesso à interface de informação de operação durante a execução de bloco funcional, dois níveis de rede de acesso são definidos: um de tráfego operacional e um de tráfego de segundo plano. O tráfego de interface de operador é transferido como um tráfego de segundo plano, para preveni-lo de interferência com a operação de horas críticas de blocos funcionais. Estrutura de Aplicação do Bloco Funcional As aplicações de Blocos Funcionais são modeladas de acordo com um conjunto de blocos funcionais coordenados para executar um conjunto de operações relacionadas. Este conjunto de operações coletivamente fornece um único controle de função de nível alto. O modelo de bloco funcional é um algoritmo de tempo real, que transforma parâmetros de entrada em parâmetros de saída. Esta operação é controlada através de um conjunto de parâmetros de controle. A interoperação entre blocos funcionais é modelada por ligações de um parâmetro de entrada de um bloco funcional a um parâmetro de saída de outro. Blocos funcionais podem ser ressaltados juntos dentro ou através de dispositivos. As interfaces entre blocos funcionais localizados na mesma aplicação de bloco funcional são definidas localmente. As outras interfaces entre blocos funcionais de diferentes dispositivos usam os serviços de comunicação. Para suportar a operação de bloco funcional, a arquitetura de bloco funcional também fornece transdutor, blocos de recursos e objetos de display. O Processo de Aplicação de Bloco Funcional representa a aplicação de bloco funcional como um conjunto integrado destes componentes acessados na sua interface de rede. Objeto do Bloco Um objeto de bloco representa um processamento lógico unitário composto de um conjunto de entrada, processamento, parâmetros de controle e um algoritmo associado. 1.2 Cada bloco é identificado por seu Tag, o qual é definido por ser único em todo o controle de sistema para uma planta. Tags de Blocos são definidos como cadeias de comprimento máximo de 32 caracteres. Durante a operação do sistema, uma referência curta conhecida como índice numérico, é usada com propósito de acessar o bloco. Um índice numérico de bloco é único somente dentro da aplicação do Bloco Funcional, onde ele existe. O algoritmo de um bloco é identificado pelo seu tipo e o nível de revisão de seu tipo. Esta transformação indica como a execução do algoritmo é afetada pelos parâmetros de controle. Parâmetros do Bloco Os Parâmetros definem as entradas, saídas e controle de dados para um bloco. Seu relacionamento para cada um e para o algoritmo do bloco é mostrado a seguir. Identificadores de Parâmetro Um ou mais caracteres usados para identificar ou nomear um elemento de dado e possivelmente indicar determinadas propriedades deste elemento de dado.
17 Introdução à Aplicação do Bloco Funcional Armazenamento de Parâmetro Os Parâmetros podem ser classificados como dinâmicos, estáticos ou não voláteis. O valor do parâmetro pode necessitar de ser restaurado após uma falha na alimentação, baseada na classificação abaixo. Dinâmico é um parâmetro cujo valor é calculado pelo algoritmo do bloco e, portanto, não necessita de ser restaurado após uma falha na alimentação. Estático é um parâmetro que tem um valor específico configurado, que deve ser restaurado por um dispositivo depois de uma falha na alimentação. Os equipamentos de interface ou temporários podem escrever para o parâmetro em uma base não freqüente. Valores de parâmetros estáticos são normalmente executados por dispositivos de configuração. Para suportar as mudanças efetuadas nos parâmetros estáticos, a revisão de parâmetros de blocos associados será incrementado e um evento de atualização será gerado cada vez que um valor de parâmetro é modificado. Não- volátil é um parâmetro cujo valor é escrito em uma base freqüente e o último valor salvo deve ser restaurado pelo equipamento após uma falha na alimentação. A classificação de um parâmetro é determinada pelo modo como o parâmetro é armazenado dentro de um equipamento. NOTA Os conceitos de parâmetros Não-Volátil (N) e Dinâmico (D) se aplicam somente para os transmissores. Para os controladores, tanto os Dinâmicos quanto os Não-Voláteis serão recuperados após o Power Up. Uso de Parâmetro Parâmetros são definidos por um bloco com um propósito específico. Cada um é definido para o uso de uma entrada, uma saída ou um parâmetro de controle. Parâmetros de controle são também referenciados como parâmetros internos, porque eles não podem ser ligados com parâmetros em outros blocos. Cada tipo de uso é definido como a seguir: Interno Um parâmetro interno é um parâmetro cujo valor é configurado, setado por um operador, um equipamento de alto nível, ou calculado. Ele não pode ser ligado à outra entrada ou saída de bloco funcional. O parâmetro de modo é um exemplo de um parâmetro interno, comum a todos os blocos. Saída Um parâmetro de saída é um parâmetro que pode ser ligado a um parâmetro de entrada de outro bloco funcional. Parâmetros de Saída contém status. O status de saída indica a propriedade do valor do parâmetro e o modo do bloco quando foi gerado. O valor de um parâmetro de saída pode não ser obtido de uma fonte externa para o bloco. Ele pode ser gerado por um algoritmo de bloco, mas não tem esta obrigatoriedade. Os valores de parâmetros de saída corretos são dependentes do valor do modo de parâmetro do bloco. Estes parâmetros de saída pode ser referenciados como parâmetros de saídas de modo controlado. Blocos cujo propósito é gerar uma única saída interna por um parâmetro designado como parâmetro de saída primário. Saídas primárias são usadas por outros blocos para propósitos de controle e cálculo. Estes blocos também contêm parâmetros de saídas secundárias, tais como alarme e parâmetros de eventos, que procedem uma função de suporte ao parâmetro de saída primário. Entrada Um parâmetro de entrada obtém seu valor de uma fonte externa ao bloco. Um parâmetro de entrada pode ser ligado a um parâmetro de saída de outro bloco funcional. Seu valor pode ser usado pelo algoritmo do bloco. Os valores de parâmetros de entrada são acompanhados pelo status. Quando um parâmetro de entrada é ligado a um parâmetro de saída, o status será fornecido como status do parâmetro de saída. Quando ele não é ligado a um parâmetro de saída, o status indicará que o valor não foi fornecido por um parâmetro de saída. Quando um parâmetro de entrada esperado não é recebeido, o bloco funcional suportará serviços responsáveis por entregar os dados que setarão o status do parâmetro de entrada para indicar a falha. 1.3
18 Manual de Instruções dos Blocos Funcionais Library B Se um parâmetro de entrada não está ligado a um parâmetro de saída, então ele será tratado como um valor constante pela aplicação de bloco funcional. A diferença entre parâmetros de entrada não ligados e parâmetros internos é que parâmetros de entrada têm a capacidade de suportar a ligação e parâmetros internos não. Blocos cujo propósito é transformar ou operar uma entrada única conterá um parâmetro designado como parâmetro de entrada primário. Um parâmetro de entrada de alguns tipos de blocos é designado como o parâmetro de entrada primário, tendo este funções com o propósito de controle e cálculo. Estes blocos podem também conter parâmetros de entrada secundária que suportam processos feitos nos parâmetros de entrada primária. Relacionamentos de Parâmetro A execução de um bloco envolve as entradas, saídas, parâmetros internos e o algoritmo do bloco. O tempo de execução para um algoritmo de bloco é definido como um parâmetro do bloco. Seu valor é dependente de como o bloco foi implementado. Os parâmetros de entrada são usados pelo algoritmo em conjunto com o estado da aplicação do bloco funcional, que contém o bloco para determinar se o algoritmo pode alcançar o método do objetivo estabelecido por ele. O método do objetivo é a parte do parâmetro que indica qual método de operação é desejado para o bloco. É normalmente setado por um equipamento de controle ou pelo operador. Sob uma condição de operação, um bloco pode não ser capaz de funcionar no modo requisitado. Nestes casos, o status atual reflete o modo que ele é capaz de executar a função com êxito. Comparando-se com o atual, verifica-se que o objetivo foi atingido. Os valores de modo de parâmetro para um bloco são definidos pelo parâmetro de Modo Permitted. Então, os modos disponíveis para controlar um bloco podem variar de acordo com cada bloco. Os valores sinalizados para o Modo Permitted são selecionados dentre aqueles definidos pelo designer do bloco. Eles são atribuídos durante a configuração do bloco para uso específico da aplicação do bloco funcional. Uma vez que o modo atual é determinado, a execução do bloco avança e as saídas são geradas. Status do Parâmetro Todos parâmetros de entrada e saída são estruturas compostas de status e valores, mas alguns parâmetros internos, não acessíveis por outros blocos, possuem também esse tipo de dados, por exemplo, RCAS_IN, ROUT_IN, SP e PV. O campo de Status é composto de três partes: Qualidade, Sub-Status e Limites. Qualidade Indica a qualidade do valor do parâmetro. Good Cascade A qualidade do valor é bom, e pode ser parte de um estrutura de cascata. Good Non Cascade A qualidade do valor é bom, mas o bloco não suporta uma rota de cascata. Undefined A qualidade do valor é menor que o normal, mas o valor pode ser ainda usado. Bad O valor não é usado. Sub-Status O sub-status é um complemento da qualidade do status e pega informação para inicializar ou parar um controle de cascata, alarmes e outros. Há diferentes conjuntos de sub-status para cada qualidade. Limites Fornece informação se o valor associado é limitado ou não, bem como a direção. Os limites são classificados como: Não Limitados, Limite Baixo, Limite Alto, Constante. Quando um parâmetro de entrada está ligado a um parâmetro de saída através de um objeto de ligação, a estrutura total (estrutura e valor) é copiada (link local) ou recebida do barramento (link externo). Se a entrada não está ligada, então o status pode ser setado manualmente pelo usuário, bem como o valor. 1.4
19 Introdução à Aplicação do Bloco Funcional Composição de Status O Status tem a seguinte composição: MSB LSB Qualidade SubStatus Limites Qualidade A qualidade, sub-status e limite, que são compõem o status, são definidos a seguir: Qualidade - A qualidade usada será determinada pela condição de prioridade mais alta: 0 = Bad 1 = Uncertain 2 = Good (Non-cascade) 3 = Good (Cascade) Sub-status Os valores de sub-status no atributo de status são definidos como mostrados na seguinte tabela. Limite As condições seguintes de limite estarão sempre disponíveis no atributo de status. 0 = Not limited 1 = Low limited 2 = High limited 3 = Constant Exemplos: 0xC1 (em hexadecimal) é status Good-Cascade Non Specific and Low Limited 0xCF (em hexadecimal) é status Good-Cascade Not invited and Constant 0x4E (em hexadecimal) é status Uncertain Initial Value and High Limited Sub-status Valor Hex Não em Cascata Caminho para Frente da Cascata Caminho de Retorno da Cascata Bad 0 = Non-specific 0x00 X X X Bad 1 = Configuration Error 0x04 X X X Bad 2 = Not Connected 0x08 Bad 3 = Device Failure 0x0c X X X Bad 4 = Sensor Failure 0x10 X X X Bad 5 = No Communication, with last usable value 0x14 Bad 6 = No Communication, with no usable value 0x18 Bad 7 = Out of Service (highest priority) 0x1c Qualidade Sub-status Valor Hex Não em Cascata Uncertain 0 = Non-specific 0x40 X Uncertain 1 = Last Usable Value 0x44 X Uncertain 2 = Substitute 0x48 X Uncertain 3 = Initial Value 0x4c X Uncertain 4 = Sensor Conversion not Accurate 0x50 X Uncertain 5 = Engineering Unit Range Violation 0x54 X Uncertain 6 = Sub-normal 0x58 X Caminho para Frente da Cascata Caminho de Retorno da Cascata 1.5
20 Manual de Instruções dos Blocos Funcionais Library B Qualidade Sub-status Valor Hex Não em Cascata GoodNC 0 = Non-specific (lowest priority) 0x80 X GoodNC 1 = Active Block Alarm 0x84 X GoodNC 2 = Active Advisory Alarm 0x88 X GoodNC 3 = Active Critical Alarm 0x8c X GoodNC 4 = Unacknowledged Block Alarm 0x90 X GoodNC 5 = Unacknowledged Advisory Alarm 0x94 X GoodNC 6 = Unacknowledged Critical Alarm 0x98 X Caminho para Frente da Cascata Caminho de Retorno da Cascata Qualidade Sub-status Valor Hex Não em Cascata Caminho para Frente da Cascata Caminho de Retorno da Cascata GoodC 0 = Non-specific 0xc0 X X GoodC 1 = Initiate Acknowledge (IA) 0xc4 X GoodC 2 = Initiate Request (IR) 0xc8 X GoodC 3 = Not Invited (NI) 0xcc X GoodC 4 = Not Selected (NS) 0xd0 X GoodC 6 = Local Override (LO) 0xd8 X GoodC 7 = Fault State Active (FSA) 0xdc X GoodC 8 = Initiate Fault State (IFS) 0xe0 X Exemplo: Conversão de Lista para Número A fórmula seguinte é usada para obter a lista de números de um determinado atributo de status: Valor Decimal do Status = 64*Qualidade + 4* Sub-Status + Limite 1.6 Por exemplo, considere o seguinte status: Uncertain - Initial Value - High Limited onde: Qualidade = Uncertain = 1 Sub-Status = Initial Value = 3 Limite = High Limited " = 2 Aplicando a fórmula: Valor Decimal do Status = 64 * * = 78 (em decimal) ou 0x4E (em Hexadecimal) Exemplo: Conversão de Número para Lista Há muitas formas de converter a lista de números para a string de status. Abaixo é mostrado duas maneiras para fazer isto. Expressando o número em binário. Valor de Status Hex = 78 = 0x4E = (em binário) Dividindo este número binário em campos qualidade, sub-status e limite: Qualidade = 01 = 1 = Uncertain Sub-Status = 0011 = 3 = Initial Value Limite = 10 = 2 = High Limited A string de status correspondente é Uncertain - Initial Value - High Limited. Usando o valor de Status na forma decimal: Valor de Status Decimal = 78
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Seção 24 Introdução CRIANDO UMA ESTRATÉGIA FOUNDATION FIELDBUS USANDO O DF100 Nesta seção será mostrada a configuração de uma estratégia Fieldbus utilizando o controlador DF100. A figura abaixo mostra
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3.3. Definições foundation fieldbus Existem algumas definições da Fieldbus Fundation que temos que conhecer, em seguida temos as principais: 3.3.1 Parâmetros dos Blocos. Existem 3 parâmetros de blocos: