Virtualização de autómatos programáveis

Abstract

Os autómatos programáveis (vulgarmente denominados PLCs, do inglês "Programmable Logic Controllers") são bastante usados na,indústria. Isto implica que um maior número de pessoas deve obter treino suficiente para desenvolver, manter e melhorar aplicações envolvendo PLCs, desde o simples comando de um motor até sofisticados controladores de processos. Neste trabalho foi desenvolvido um sistema (VPC) para o ensino da programação de PLCs, sem a necessidade de laboratórios de custo elevado, e para testar programas antes de usá-los em condições reais. A ideia básica é a virtualização de um PLC. Isto significa que o PLC é construído por software, por exemplo num computador pessoal, de tal modo que as entradas são introduzidas pelo teclado ou pelo rato, e as saídas são visualizadas no monitor. O sistema VPC contém três blocos principais: o Editor de programação, o PLC virtual e o Simulador. O Editor suporta a conhecida Linguagem de Contactos (Ladder) e fornece as ferramentas necessárias para desenvolver programas para PLCs, utilizando uma interface pointand- click baseada em menus e ícones. O PLC virtual e o Simulador implementam as operações comuns de um PLC real, tais como contactos abertos e fechados, saídas, temporizadores, contadores e registos de deslocamento. Ligado ao Simulador existe um editor de estímulos para definir as entradas do PLC virtual. O PLC virtual pode executar programas em três modos diferentes: a simulação rápida, onde os sinais aparecem sob a forma de diagramas temporais no editor de estímulos, o qual fornece também informação temporal; a simulação em tempo real, onde as entradas e as saídas são visualizadas sobre uma imagem do PLC real, cujo comportamento está a ser emulado, através dos usuais díodos emissores de luz; e a simulação interactiva, também uma simulação em tempo real, onde as entradas são definidas durante o processo de simulação e os resultados são visualizáveis numa janela específica. Presentemente, o bloco PLC virtual, do sistema descrito, suporta um autómato específico, mas o uso de técnicas de programação por objectos permite uma fácil modificação, de modo a poder emular outros PLCs comerciais. O uso destas técnicas permite também a fácil adição de instruções Ladder mais avançadas. O sistema VPC corre como uma aplicação para o ambiente Microsoft Windows.

Programmable Logic Controllers (PLC) are widely used in industry. This implies that more and more people must be trained in order to obtain enough knowledge to develop, maintain and upgrade applications involving PLCs, from simple motor commands to sophisticated process controllers. This project presents a software system (WC) to teach PLC programming, without the need of costly practical class rooms, and to test programs before using them in real conditions. The basic idea is the virtualization of the PLC. This means that the PLC is software constructed, for instance inside a personal computer, in such a way that the inputs are obtained with the keyboard or the mouse and the outputs are visualized on the screen. The WC system has three main blocks: the Editor, the Virtual PLC, and the Simulator. The Editor, with menus, icons and a point-and-click interface, supports the well known relay ladder programming language and supplies the tools needed to develop a PLC program. The Virtual PLC and the Simulator implement the common operations of a real PLC, such as open and closed contacts, outputs, timers, counters and shift registers. Linked to the Simulator there is a stimuli editor to input the conditions into the Virtual PLC. The Virtual PLC can simulate programs in three different modes: the fast simulation, where the signals appear as a diagram of logic states inside the stimuli editor, which also provides timing information; the real time simulation, where the inputs and outputs are impressed over an image of the real PLC, whose behaviour is being simulated, with the usual light emitting diodes; and the interactive simulation, also a real time simulation, where the inputs are defined by the user during the simulation process and the results are visualized in a specific window. Currently, the virtual PLC block of the described system supports a specific PLC, but the use of object oriented techniques makes it easy to change the system, in order to provide support for other commercially available PLCs. The use of these techniques also allows an easy upgrade in order to integrate more advanced ladder instructions, if desired. The WC system runs as a Microsoft Windows application.