Linha 2712 - Transmissor de Pesagem

Canais de Pesagem

O Transmissor 2712 possui dois canais de pesagem independentes. Projetado para atender a 10V/m, capacidade de conexão de 32 células de carga de 350Ω ou 64 células de carga de 700Ω, tensão de excitação de 5V.

Para aplicações que utilizam somente um canal de pesagem o Transmissor de Pesagem 2712 permite desabilitar o canal não utilizado, assim os alarmes e comandos associados não são executados.

Interface do usuário AWM – Alfa Web Monitor

Com a disponibilidade da porta Ethernet TCP/IP o Transmissor de Pesagem 2712 possui um ambiente gráfico para sua configuração e ajuste sem a necessidade de conexão de software. O AWM pode ser aberto nos principais navegadores de internet (Microsoft Edge, Mozilla Firefox e Google Chrome), possui proteção dos dados, permitindo ao desenvolvedor da aplicação ficar somente com a responsabilidade da leitura de peso deixando a cargo da interface a configuração do sistema se assim desejar.

Todos os transmissores são configurados de fábrica com o endereço IP padrão 192.168.0.11, para acessar o Alfa Web Monitor digitar o endereço IP na barra de endereço do navegador. Ao realizar a conexão sugerimos alterar o endereço IP para um valor diferente do configurado em fábrica, dessa forma ao instalar um novo dispositivo na rede fica fácil a conexão e na perda do novo endereço IP configurado é possível realizar o RESET IP do equipamento para o valor de fábrica.

Tabela de parâmetros configurados de fábrica da porta AWM:

Chave CAL/IP Reset

É disponibilizado a chave de CAL/Reset IP para liberar/bloquear o ajuste e configurar temporariamente o sistema com os valores de fabrica a porta Ethernet TCP/IP, para retornar aos valores anteriormente configurados pressionar a chave pelo tempo descrito na tabela.

EZ-Swap

A ferramenta de Ez-Swap do Transmissor de Pesagem 2712 permite ao usuário realizar o download de todos os parâmetros ajustados por meio de um arquivo. Dessa forma ao realizar uma configuração não desejada ou na necessidade da substituição do Transmissor de Pesagem 2712 é possível realizar a recuperação dos parâmetros através do upload do arquivo.

Assim minimizando o impacto de tempo de parada, com a substituição rápida do Transmissor de Pesagem 2712. O arquivo gerado possui verificação dos dados gerados, protegendo contra corrupção ou modificação do arquivo.

A operação de ajuste do sistema de pesagem tem o seu custo de parada e/ou valor, ter a capacidade de armazenar essa informação e com capacidade de recuperar esses dados se torna uma ferramenta poderosa e flexível para a equipe de manutenção/instrumentação.

Com o auxílio do AWM – Alfa Web Monitor podemos realizar a geração/download/upload/recuperação do arquivo.

Backup do Ajuste

A fim de proteger o ajuste atual do canal de pesagem, que tem o custo de operação e tempo de parada o Transmissor de Pesagem 2712 realiza até três backups de Ajuste por canal de pesagem. Ao finalizar o ajuste, o sistema salva automaticamente um novo backup, permitindo sua recuperação ao realizar um novo ajuste.

Vantagens do backup do ajuste

Balanças onde a realização do Ajuste é rápida, por conta da capacidade e/ou acesso, este procedimento é executado rapidamente e caso o resultado do ajuste não seja satisfatório, é feito um novo ajuste. Já para balanças onde o procedimento tem alto custo de tempo e/ou valor, não é tão simples de realizar novo ajuste. Para isso serve o Backup do Ajuste, colocar o sistema novamente em funcionamento recuperando o Ajuste anterior válido e em uma nova oportunidade é realizado o novo Ajuste.

Sensor de consumo de corrente das células de carga

O Transmissor de Pesagem 2712 disponibiliza em seu hardware sensores de corrente individuais por canal de pesagem, dessa forma é monitorado o consumo de corrente da balança e na variação fora da faixa definida, o Transmissor de Pesagem 2712 alerta através das suas interfaces de comunicação (comandos, AWM e led de status (pisca em vermelho)) a ocorrência do alarme para tomar a melhor ação. O ajuste do alarme pode ser configurado pelo usuário.

Vantagens de monitorar o consumo de corrente das células de carga

Permite monitorar corrente de consumo e o ajuste da faixa de limite mínimo e máximo, dessa forma na variação fora destes limites o Transmissor de Pesagem 2712 aciona um alarme indicando as falhas de sobrecarga e saturação, possibilitando ao sistema de controle realizar a melhor ação corretiva.

Em uma balança com quatro células de carga com a ponte de 350Ω + o circuito, temos o valor aproximado de 400Ω cada, sabendo que temos a tensão de excitação de 5V o consumo da corrente total fica em 0,05mA. Quando desconectado uma célula de carga o consumo da corrente caí para 0,037mA. 

Quando conectamos ‘n’ células de carga na caixa de junção, é realizado uma ligação em paralelo e o sinal para o conversor é a média da sensibilidade das células de carga e este sinal é convertido em peso, pelo sinal não é possível identificar que ocorreu a desconexão ou conexão da célula de carga, resultando em um valor errado do peso. A fim de contornar este valor errado do peso e apresentar o alarme correspondente, é monitorado a corrente de consumo.

Na tentativa de um novo ajuste e identificado o acionamento do alarme de consumo de corrente das células de carga o sistema não permite realizar as capturas se SEM PESO e COM PESO, assumindo como falha da conexão ou rompimento de cabo da célula de carga anteriormente realizada.

Ao finalizar o novo ajuste o sistema verifica a corrente de consumo atual e ajusta a nova faixa dos limites do alarme, em 6%.

Em todas as versões do Transmissor de Pesagem 2712 são disponibilizados uma porta Serial RS-485 Auxiliar com o protocolo Modbus RTU e uma porta Ethernet TCP/IP com Modbus TCP, configuráveis pelo usuário e funcionais, sendo tratadas individualmente pelo sistema além da porta de comunicação principal disponíveis nos modelos PROFINET, EtherNet/IP e Modbus RTU.

Flexibilidade de configuração

Por possuir várias portas de comunicação o Transmissor de Pesagem 2712 permite o envio de comandos e configuração por todas as interfaces conectadas, podendo ter uma IHM conectado na porta Serial RS-485 Auxiliar Modbus RTU realizando a leitura do Peso e Status, na porta MAIN a automação e envio de comandos e na porta Ethernet TCP/IP comunicando com o Supervisório via Modbus TCP e para a equipe de Manutenção com a interface AWM.

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Performance da Comunicação

O desenvolvimento do novo hardware e software do Transmissor de Pesagem 2712 possibilita entregar melhor performance comparado aos seus antecessores, resultando em uma maior taxa de atualização dos dados, 5x maior para as redes PROFINET e EtherNet/IP, para a serial RS-485 a taxa de atualização de 4,5ms limitado ao ciclo de operação do CLP, baud rate (velocidade da transferência de bits por segundo) em 115.200bps e tempos determinados pelo protocolo de comunicação Modbus RTU.

Para a automação, com maior taxa de atualização do peso, o controlador pode tomar uma decisão mais rápida e eficiente no momento do fechamento/abertura das válvulas ou acionamento dos conjuntos associados, garantindo melhor precisão de dosagem para aplicação.

(115200bps) Intervalo de 350us entre a pergunta e resposta do Transmissor de Pesagem 2712

(115200bps) Intervalo de 4,5ms entre as perguntas enviadas pelo CLP

O CLP foi configurado exclusivamente para solicitar o peso do Transmissor de Pesagem 2712. Quanto mais extenso o software do CLP, maior o tempo entre solicitações do peso. A taxa de atualização do peso é limitada pelo próprio CLP.

(115200bps) intervalo de 1,4ms entre o final da resposta do Transmissor de Pesagem 2712 e a nova solicitação do CLP.

(9600bps) Intervalos de 4ms entre a pergunta e resposta do Transmissor de Pesagem 2712

(9600bps) Intervalo de 38,7ms entre as perguntas enviadas pelo CLP

Tabela de desempenho da comunicação:

Baud Rate (bps)	Tempo do Bit (segundos)	Tempo do Byte (11bit) (segundos)	Tempo de 3,5 Tchars Segundos	Tempo de 3,5 Tchars Milissegundos	Tempo de 3,5 Tchars Microssegundos
115200	8,68056E-06	9,54861E-05	0,000334201	0,334201389	334,2013889
57600	1,73611E-05	0,000190972	0,000668403	0,668402778	668,4027778
38400	2,60417E-05	0,000286458	0,001002604	1,002604167	1002,604167
19200	5,20833E-05	0,000572917	0,002005208	2,005208333	2005,208333
9600	0,000104167	0,001145833	0,004010417	4,010416667	4010,416667
4800	0,000208333	0,002291667	0,008020833	8,020833333	8020,833333
2400	0,000416667	0,004583333	0,016041667	16,04166667	16041,66667
1200	0,000833333	0,009166667	0,032083333	32,08333333	32083,33333

Com os valores de tempo medido comparado ao tempo calculado pode-se afirmar que é o mesmo, é possível visualizar na figura 5 que o CLP não respeita o intervalo de 3,5 Tchars ao final da resposta do Transmissor de Pesagem 2712.

Para a comunicação com a interface de barramento de campo temos uma taxa constante de atualização de 1,5ms com velocidade de transmissão de dados em 3125000bps, no barramento interno.

Transmissão de dados entre o microcontrolador principal e o chip para o barramento de campo

Exemplo prático: Um sistema de envase com capacidade de 10l/s, com uma taxa de atualização do peso a cada 600ms e será necessário envasar um recipiente com 200l. 

A cada nova leitura de peso há o acréscimo de 6l dentro do recipiente, quando atingir o tempo de 19,8 segundos temos 198l, como ainda não atingiu o valor de corte desejado o sistema mantém a válvula do envase aberta e na nova leitura no tempo de 20,4 segundos, o valor de corte desejado foi ultrapassado em 4 litros.

Este é um exemplo fictício, não estão sendo considerados variação da vazão, variação de tempo entre as solicitações do peso, ciclo execução do CLP, tempo acionamento das bobinas e reação das válvulas, entre outros dispositivos envolvidos na aplicação.

Mas vale lembrar que a velocidade da transmissão dos dados X troca de dados entre os dispositivos tem que ser levado em consideração na aplicação, podemos ter um sistema configurado em 115200bps com a solicitação do peso uma vez por segundo, como é possível ter um sistema em 19200bps com solicitação do peso a cada 50ms.

Portas Ethernet TCP/IP, PROFINET e EtherNet/IP

As portas ethernet do Transmissor de Pesagem 2712 possuem MAC Address próprio e configuração de rede individual dessa forma é possível conectá-las na mesma rede, contudo é sugerido a criação de uma rede para manutenção conectado ao AWM e outra exclusiva para automação com os protocolos de campo PROFINET e EtherNet/IP.

Os modelos PROFINET e EtherNet/IP possuem duas portas para atender as topologias Anel, Estrela e Daisy Chain.

Topologias de conexão do Transmissor 2712

Protocolos de campo como por exemplo PROFINET e EtherNet/IP possuem determinismo e atualização de dados constante definidos pelo desenvolvedor, com isso se tem um alto tráfego de dados no barramento, sendo destinado uma rede específica para esse tipo de comunicação ficando separado da rede comercial.

Para usufruir da melhor performance da rede industrial é sugerido a criação independente para a comunicação com a ferramenta de configuração AWM.

Sugestão de rede de manutenção com AWM

Nota: O exemplo acima é somente uma sugestão de uso, a porta Ethernet TCP/IP do Transmissor de Pesagem 2712 possui configuração de rede e MAC Address diferente das portas PROFINET e EtherNet/IP podendo ser conectado na mesma rede.

Organização da Double Word

Byte Swapping e Word Swapping

Para facilitar a leitura dos dados via PROFINET e EtherNet/IP o Transmissor de Pesagem 2712 disponibiliza ao desenvolvedor configurar a ordem dos bytes e/ou words de acordo com o sistema conectado.

EtherNet/IP	Profinet	Modbus TCP
É possível comunicar com o Transmissor de Pesagem 2712 EtherNet/IP de três formas: EDS, CIP explicit message ou Generic Device.	Permite a configuração dos parâmetros Device Name e IP Address via protocolo PROFINET ou pela interface AWM prevalecendo a configuração do CLP.	Utilização simultânea com a interface AWM, protocolo disponível somente na porta Ethernet TCP/IP.

Memória Compartilhada

O Transmissor de Pesagem 2712 possui uma região de memória acessível para todas as portas de comunicação existentes trocarem dados, com possibilidade de disponibilizar dados de pesagem sem interrupção ou solicitação por comando.

Com esta solução é possível conectar dispositivos de barramento de campo diferentes e trocar informações sem interrupção na leitura de peso.

A memória compartilhada do Transmissor de Pesagem 2712 possui o tamanho de 64 Double Words (32bits cada) com acesso de leitura e escrita, permite a configurar até 8 comandos a serem compartilhados sem solicitação de comando.

Pode-se conectar um CLP ao Transmissor de Pesagem 2712 realizando a automação local, gerando informações de quantidade, média de pesagem, total acumulado conectado a porta serial RS-485 em Modbus RTU e na outra porta de comunicação em PROFINET recebendo estes dados e disponibilizando ao CLP local a informação de lote e setpoint de corte para a dosagem.

Exemplo (1) de conexões:

Conexões para acessar memória compartilhada

No exemplo (1) ilustramos a capacidade que o Transmissor de Pesagem 2712 tem para atender múltiplas conexões simultâneas sem interrupção de serviço. Possibilita conectar o AWM – Alfa Web Monitor e abrir a comunicação Modbus TCP na mesma porta Ethernet TCP/IP (Disponível em todos os modelos).

Todos os dispositivos conectados possuem capacidade de configurar o Transmissor de Pesagem 2712, contudo tem-se a flexibilidade de configurar as portas de acordo com a necessidade da aplicação.

Exemplo (2) de conexões:

Conexões para acessar memória compartilhada

O Transmissor de Pesagem 2712 oferece ao desenvolvedor a flexibilidade de conexão das portas de comunicação e ainda possibilita a troca de dados entre elas.

Dois níveis de aplicação para o protocolo de comunicação

O Transmissor de Pesagem 2712 possui duas formas de disponibilizar os dados e comunicar com os dispositivos de controle, chamados de PGM (programável) e FIXED (Fixo), no primeiro modo é possível realizar comandos e configuração e acesso a Memória Compartilhada, no segundo modo tem acesso somente a Memória Compartilhada, com este recurso podemos configurar as portas de comunicação do Transmissor de Pesagem 2712 de acordo com a necessidade da aplicação.

Sendo possível conectar uma CLP/IHM local para configuração e na outra porta realizar a automação ou supervisão dos dados.

Utilizando o exemplo (2) podemos configurar as conexões da seguinte forma:

Exemplo (3) configuração dos FRAMES

Configuração dos FRAMES

Dessa forma o Transmissor de Pesagem 2712 consegue proteger a execução de comandos, recebendo somente da porta configurada com o FRAME PGM.

Todos os modelos possuem três portas de comunicação (porta principal (PROFINET, EtherNet/IP ou Modbus RTU), porta Ethernet TCP/IP (possui Modbus TCP) e porta serial 2 (RS-485 Modbus RTU)) sendo possível a configurar todas no FRAME PGM ou no FRAME FIXED, oito variações possíveis de configuração.

Funcionamento para o PGM o acesso a Memória compartilhada

O PGM acessa a Memória Compartilha aumentando seu tamanho do pacote de dados de leitura e/ou escrita de acordo com a necessidade da aplicação.

O nível de aplicação PGM utiliza o tamanho mínimo de quatro Double Words para leitura e escrita ao amentar o tamanho do pacote de dados acessa diretamente a Memória compartilhada.

Para simplificar vamos deixar de lado o pacote de dados mínimo de quatro Double Words para leitura e escrita e vamos focar no acesso a Memória Compartilhada. Vamos utilizar o exemplo (2) com o CLP da Automação Local conectado em uma das portas disponíveis do Transmissor de Pesagem 2712 configurado com PGM, realizar a leitura do status e peso, alarmes e a informação de setpoint da dosagem gerado pelo Supervisório conectado em outra porta. O CLP vai escrever na Memória Compartilhada as informações de quantidade, média das dosagens, total acumulado e registro.

Neste exemplo essas informações possuem o tamanho de cinco Double Words para leitura e de quatro Double Words para escrita.

Troca de dados

As informações de STATUS, PESO CANAL 1, PESO CANAL 2 e ALARME são gerados pelo Transmissor de Pesagem 2712 e a informação SETPOINT é gerado pelo Supervisório conectado em outra porta.

Abaixo é demonstrado como está a configuração do Transmissor de Pesagem 2712 até este momento:

Para o CLP Automação Local será utilizado a porta Serial RS-485 Auxiliar.

Configuração dos parâmetros da porta serial

Configuração do acesso de leitura e escrita na Memória Compartilhada

Realizado essas configurações a porta Serial RS-485 Auxiliar está completamente configurada e os comandos de leitura na Memória Compartilha também. Agora vamos configurar a outra porta para comunicar com o Supervisório, neste exemplo vamos utilizar a porta EtherNet/IP.

Como funciona para o FIXED o acesso a Memória Compartilhada

Diferente do PGM que possui acesso a configuração do Transmissor de Pesagem 2712 o FIXED acessa somente a Memória Compartilhada, tudo que a porta de comunicação configurado como FIXED consegue fazer é ler e/ou escrever dados na Memória Compartilhada.

Continuando com o exemplo (2), configurar a comunicação com o Supervisório na porta EtherNet/IP.

Configuração da comunicação com supervisório