Clp s7-avancado

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LISTA DE FIGURAS E TABELAS
Figura 1 – Parametrização do OB10 ....................................................................................................................... 8
Figura 2 – Lógica de OB10 para o exemplo............................................................................................................ 9
Figura 3 – Lógica de OB1 para o exemplo.............................................................................................................. 9
Figura 4 – Atualização de data e hora....................................................................................................................10
Figura 5 – Visualização de data e hora...................................................................................................................10
Figura 6 – Programação de SFC 28 e 30 no OB1...................................................................................................13
Figura 7 – Programação do Bloco OB10 para interrupção com SFC’s....................................................................13
Figura 8 – Dado do tipo Date And Time criado em um DB.....................................................................................13
Figura 9 – Chamada da interrupção de atraso de tempo com o SFC32 no OB1.......................................................14
Figura 10 – Lógica da interrupção do OB20 ..........................................................................................................14
Figura 11 – Parametrização do OB35 no HW config ..............................................................................................15
Figura 12 – Exemplo para o uso da interrupção com OB35....................................................................................16
Figura 13 – Lógica para interrupção para OB40.....................................................................................................16
Figura 14 – Configuração da interrupção para entrada analógica............................................................................17
Figura 15 - Caminho para uma Warm Restart........................................................................................................19
Figura 16 – Comando para uma Warm Restart.......................................................................................................19
Figura 17 – Caminho para a criação de blocos no STEP-7 .....................................................................................21
Figura 18 – Criação do Bloco de Dados.................................................................................................................22
Figura 19 – Criação de memórias auxiliares usando um DB global ........................................................................22
Figura 20 – Uso de bits do bloco de dados DB.......................................................................................................23
Figura 21 – Criação de um DB instance ................................................................................................................24
Figura 22 – Configuração de um FB instance ........................................................................................................25
Figura 23 – Uso do FB instance para partida direta de motores ..............................................................................26
Figura 24 – Declaração de Variáveis para FB multi-instance..................................................................................27
Figura 25 – Declaração das variáveis STAT para um FB multi-instance.................................................................28
Figura 26 – Chamada de um FB multi-instance em OB1........................................................................................28
Figura 27 – Configuração de um bloco FC ............................................................................................................29
Figura 28 – Uso do FC para partida de motores .....................................................................................................29
Figura 29 – Declaração de variáveis em uma UDT ................................................................................................30
Figura 30 – Declaração de uma UDT num DB global ............................................................................................31
Figura 31 – Endereçamento da UDT no DB global ................................................................................................31
Figura 32 – Endereçamento da UDT no DB global ................................................................................................32
Figura 33 – Exemplo de um sensor........................................................................................................................33
Figura 34 – Função de um transdutor.....................................................................................................................34
Figura 35 – Bloco Scale FC105.............................................................................................................................35
Figura 36 – Bloco Unscale FC106.........................................................................................................................36
Figura 37 – Comando Rewire................................................................................................................................38
Figura 38 – Relatório gerado pelo comando rewire................................................................................................39
Figura 39 – Hierarquia de equipamentos na rede Profibus......................................................................................40
Figura 40 – Profibus e faixa de aplicação das redes de campo ................................................................................42
Figura 41 – Camadas de Referência para os protocolos Profibus............................................................................43
Figura 42 – Topologia da rede Profibus PA ...........................................................................................................44
Figura 43 – Conectores da rede Profibus PA..........................................................................................................44
Figura 44 – Topologias para rede Profibus PA.......................................................................................................45
Figura 45 – Níveis de sinal da rede Profibus PA ....................................................................................................46
Figura 46 – Parâmetros de um bloco Profibus PA..................................................................................................47
Figura 47 – Topologia de rede Profibus DP ...........................................................................................................48
Figura 48 – Conectores e terminadores Profibus DP ..............................................................................................49
Figura 49 – Arquitetura de rede Profibus DP .........................................................................................................49
Figura 50 – Acoplador DP-PA ..............................................................................................................................50
Figura 51 – Link DP/PA........................................................................................................................................50
Figura 52 – Profibus e Ethernet TCP/IP.................................................................................................................51
Figura 53 – Criação de Estações para Rede MPI....................................................................................................53
Figura 54 – Configuração de endereço MPI das CPU’s..........................................................................................54
Figura 55 – Inserção das CPU’s na rede MPI.........................................................................................................55
Figura 56 – Configuração da tabela de troca de dados............................................................................................55
Figura 57 – Estrutura de uma rede Profibus DP .....................................................................................................57
Figura 58 – Ciclo de tempo de um sistema mono mestre Profibus DP ....................................................................58
Figura 59 – Alguns escravos DP’s disponíveis.......................................................................................................59

Figura 60 – Resistor de terminação da rede Profibus..............................................................................................60
Figura 61 – Ativação do resistor pelo conector DP.................................................................................................60
Figura 62 – Configurando uma rede Profibus mono-mestre....................................................................................61
Figura 63 – Inserção de módulos DP escravos .......................................................................................................62
Figura 64 – Análise de erros e falhas nos módulos escravos DP com OB86............................................................62
Figura 65 – Instalação de novos módulos DP (Arquivos GSD)...............................................................................63
Figura 66 – Habilitação do Memory Card no SIMATIC Manager..........................................................................64
Figura 67 – Comandos de arquivo e restauração de projetos no cartão de memória.................................................65
Tabela 1 – Blocos de Organização OB ................................................................................................................... 5
Tabela 2 – Tipos de Dados Elementares no Step 7.................................................................................................11
Tabela 3 – Tipos de Dados Complexos no Step 7...................................................................................................12
Tabela 4 – Resolução e Representação do Valor Medido .......................................................................................34
Tabela 5 – Fontes de Alimentação Padrão para Profibus PA ..................................................................................46
Tabela 6 – Comprimento Máximo do Cabo para Profibus PA ................................................................................46
Tabela 7 – Velocidade da Rede DP em Função do Comprimento ...........................................................................48

LISTA SIGLAS
CPU – Central Process Unit
CLP – Controlador Lógico Programável
DP – Decentrallised Periphery
PA – Process Automation
FMS – Fieldbus Message Specification
ASI – Actuator Sensor Interface
MPI – Multi Point Interface
HMI – Human-Machine Interaction
STL – Statement List
FBD – Function Block Diagram
LAD – Diagram Ladder
FB – Function Block (Bloco de Função)
FC – Function (Função)
DB – Data Block (Bloco de Dados)
OB – Organization Block
VAT – Variable Table (Tabela de Monitoramento de Variáveis)
UDT – User Define Table (Tabela de variáveis definida pelo usuário)
GD – Global Data
ADC – Analog Digital Converter
DAC – Digital Analog Converter
RAM – Random Access Memory
ROM – Read Only Memory

SUMÁRIO
I – REVISÃO DE BLOCOS DE DADOS E FUNÇÕES NO STEP-7................................................................. 5
1.1 – BLOCOS DE ORGANIZAÇÃO OB................................................................................................................... 5
1.2 – BLOCOS DE FUNÇÃO FB E FC ....................................................................................................................21
1.3 – BLOCO DE DADOS DB E PROGRAMAÇÃO ORIENTADA .................................................................................22
1.4 – BLOCO DE DADOS DEFINIDO PELO USUÁRIO – UDT....................................................................................30
II – MÓDULOS DE ENTRADA E SAÍDA ANALÓGICOS .............................................................................33
2.1 – FUNÇÃO ESCALE – FC105 .........................................................................................................................35
2.2 – FUNÇÃO UNSCALE – FC106.......................................................................................................................36
III – COMANDO REWIRE ...............................................................................................................................38
IV – REDES MPI E PROFIBUS ........................................................................................................................40
4.1 – CARACTERÍSTICAS DAS REDES PROFIBUS ...................................................................................................42
4.2 – CARACTERÍSTICAS DA REDE MPI...............................................................................................................51
4.3 – CONFIGURANDO A REDE PROFIBUS DP.......................................................................................................57
V – USO DA MEMORY CARD.........................................................................................................................64
VI – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................................................66
VII – ANEXO 1: MONITORANDO ESTAÇÕES EM REDE MPI ..................................................................67

I – Revisão de Blocos de Dados e Funções no Step-7
No Step-7 é possível organizar o programa por blocos que podem ser chamados no
programa principal. O próprio programa principal é um bloco que é executado ciclicamente
(OB1). Esta forma de estrutura de programa possibilita que o usuário crie sua próprias estruturas
de dados (DB’s) e funções (FC’s e FB’s).
1.1 – Blocos de Organização OB
Os blocos de organização OB’s fazem a interface do sistema operacional com o programa
de usuário. Os diversos blocos de organização possuem funções específicas. Um programa de
usuário é composto pelo menos pelo bloco de organização OB1, este é responsável pela
varredura cíclica de memória de imagem de entradas, saídas e do processamento do programa do
usuário. A seguir apresentam-se alguns blocos de organização mais utilizados.
OB1: Execução cíclica do programa;
OB100: Acionado quando a CPU é ligada ou quando passa de STOP para RUN, zera todas
as memórias (temporizadores, contadores, retentivas, plihas).
OB101: Acionado quando a CPU de STOP para RUN, zerando todas parcialmente as
memórias (temporizadores, contadores, retentivas, pilhas). Esta opção é possível nas CPU’s do
S7-400.
OB10: Interrupção programada de data e hora.
OB20: Interrupção após um tempo decorrido a partir de um evento com uso do SFC32.
OB35. Interrupção cíclica programada quando CPU passa de Stop-Run.
Um bloco de organização só pode ser acessado pelo próprio sistema operacional, não
podendo portanto, ser chamado por outro OB, ou seja, é o proprio sistema operacional da CPU
que define a prioridade para execução dos blocos. Por exemplo o OB1 tem o menor nível de
prioridade de execução. Na TAB.1 abaixo, tem-se a lista de prioridades para execução dos
blocos de organização.
Tabela 1 – Blocos de Organização OB
Tipo de
Interrupção
Bloco de
Organização
Classe de
Prioridade Fixa
Para maiores detalhes
consulte o Help do S7
Varredura do
programa principal
OB1 1 Organization Block for Cyclic
Program Processing (OB1)
Interrupções de
datas programadas
OB10 to OB17 2 Time-of-Day Interrupt
Organization Blocks (OB10 to
OB17)
Interrupções de
tempo condicional a
partir do SFC32.
OB20
OB21
OB22
OB23
3
4
5
6
Time-Delay Interrupt
OB23)
Interrupções
cíclicas
programadas.
OB30
OB31
OB32
OB33
OB34
OB35
OB36
OB37
7
8
9
10
11
12
13
14
Cyclic Interrupt Organization
Blocks (OB30 to OB38)

OB38 15
Interrupções de
Hardware
OB40
OB41
OB42
OB43
OB44
OB45
OB46
OB47
16
17
18
19
20
21
22
23
Hardware Interrupt
OB47)
Interrupção de
módulos escravos
na rede DP
OB 55
OB 56
OB 57
2
2
2
Programming DPV1 Devices
Interrupções de
erros de
processamento
(síncrono)
OB60 25 Multicomputing - Synchronous
Operation of Several CPUs
Interrupções de
ciclo nos módulos
DP
OB 61
OB 62
OB 63
OB 64
25 Configuring Short and Equal-
Length Process Reaction Times
on PROFIBUS-DP
Erros de redudância
em redes H System
OB70 I/O
Redundancy Error
OB72 CPU
Redundancy Error
25
28
"Error Handling Organization
Blocks (OB70 to OB87 / OB121
to OB122)"
Erros Assíncronos OB80 Time Error
OB81 Power
Supply Error
OB82 Diagnostic
Interrupt
OB83
Insert/Remove
Module Interrupt
OB84 CPU
Hardware Fault
OB 85 Program
Cycle Error
OB86 Rack Failure
OB87
Communication
Error
25
(ou 28 se o erro
assíncrono é na
inicialização do
bloco OB do
programa)
Error Handling Organization
to OB122)
Tempo de Scan OB90 29 Background Organization Block
(OB90)
Interrupções de
Restart
OB100 Restart
(Warm start)
OB101 Hot Restart
OB102 Cold Restart
27
27
27
Startup Organization Blocks
(OB100/OB101/OB102)
Erros Síncronos OB121
Programming Error
Prioridade para o
OB que causou o
Error Handling Organization

OB122 Access
Error
erro to OB122)

Serão apresentados a seguir alguns blocos e aplicações.
A – Bloco OB10 á OB17
São blocos de organização executados quando a data e tempo programados são atingidos e,
podem a partir daquele instante ser repetidos de forma cíclica. Os usos destes blocos são feitos
de duas formas:
A.1 - Usando o comando de propriedades da CPU na configuração de hardware.
HW Config  (duplo click) CPU  Time of Day Interrupts
A FIG.1 ilustra a janela aberta e seus respectivos campos de para parametrização. É
importante salientar que as CPU´s do S7-300 só apresentam um bloco de interrupção de data e
tempo, no caso o OB10, já as CPU’s S7-400 podem ter até oito blocos deste tipo, do OB10 á
OB17.
Figura 1 – Parametrização do OB10
No campo Execution, pode-se parametrizar se o bloco será cíclico e qual sua periodicidade.
É importante ressaltar que as CPU´s S7-300 só apresentam um destes blocos, o OB10, enquanto
que as CPU’s S7-400 podem apresentar até 8 destes blocos, do OB10 ao OB17. A seguir tem-se
uma lista com os períodos de repetição possíveis.
 None: Nenhuma vez;
 Once:Apenas uma vez;

 Every week: Todas as semanas;
 Every minute: Todos os minutos;
 Every hour: Todas as horas;
 Every day: Todos os dias;
 Every month: Todos os meses;
 End of month: No fim do mês;
 Every year: Todos os anos.
Uma vez parametrizado o bloco, pode-se escrever o programa no bloco OB10 para que o
mesmo seja executado. No exemplo da FIG.2 e FIG.3, uma saída será ligada e desligada por
cinco segundos, de minuto em minuto a partir da data e hora programada. O primeiro passo é
inserir o bloco OB10, como mostrado a seguir.
Blocks  Insert New Blocks  OB10
Figura 2 – Lógica de OB10 para o exemplo
Figura 3 – Lógica de OB1 para o exemplo

Agora, abra o bloco OB10 e insira a lógica desejada. Após carregar o programa, certifique-
se que a data e hora da CPU do CLP estão corretas. Para sincroniza-lás com a de seu PC/PG,
siga os passos da FIG.4 e FIG.5.
Figura 4 – Atualização de data e hora
Figura 5 – Visualização de data e hora

O comando Apply, visto na FIG.5, atualiza a data e hora da CPU do CLP conforme a do
PC/PG.
A interrupção só será executada após um Restart completo na CPU. Este tópico será
abordado em um capítulo a parte deste trabalho.
A.2 - Usando os Blocos de Função do Sistema SFC 28 a 31.
A interrupção de data e hora programada é implementada através dos seguintes SFC’s:
 SFC 28: Parametriza a data, hora e periodicidade da interrupção;
 SFC29: Cancela a interrupção;
 SFC30: Inicia a interrupção;
 SFC31: Visualiza parâmetros da interrupção.
Será utilizado o exemplo do item A.1 para ilustrar o uso dos SFC’s neste tipo de
interrupção. Antes, porém, será revisado o formato de alguns tipos de dados usados no Step 7 na
TAB.2 e TAB.3.
Tabela 2 – Tipos de Dados Elementares no Step 7
Tipo do Dado Descrição Dimensão (em bits) Exemplo
Bool Binário 1 1 ou 0
Byte Binário 8 B#16#0A
Word Binário 16 W#16#001A
Dword Binário 32 D#16#0000001A
Char Código ASCII 8 ‘a’
S5Time Tempo até 999s 16 S5T#10s_200ms
Int Nº inteiro 16 123
Dint Nº duplo inteiro 32 65539 ou L# -1
Real Nº real 32 1.2 ou 3.45E-12
Time Tempo no formato
IEC
32 T#2D_1H_45S_12MS
Date Data 16 D#2007_04_02
Time of day Hora do dia 32 TOD#13:18:45.12
As estruturas de dados do tipo complexo auxiliam no desenvolvimento de programas
estruturados com orientação a objeto, onde o usuário pode criar seus próprios blocos e receitas,
aumentando a flexibilidade na programação, onde os blocos devem ser apenas parametrizados e
instanciados. O assunto será visto com mais detalhes no estudo dos DB’s, FB’s, FC’s e UDT’s.

Tabela 3 – Tipos de Dados Complexos no Step 7
Tipo do Dado Descrição
Dimensão (em
bits)
Exemplo
Date_And_Time Data e Horário 64 DT#2007-04-02-13:18:45.12
String Conjunto de no
máximo 254
caracteres.
8x (número de
caracteres + 2)
‘SIEMENS’
Array Grupo de elementos
mesmo tipo
Definido pelo
usuário
Bits: ARRAY[0..9]
BOOL
Struct Grupo de elementos
de tipos diferentes
Definido pelo
usuário
Motor: STRUCT
Velocidade: INT
Corrente: REAL
END_STRUCT
UDT Estrutura de dados
complexos e
elementares definido
pelo usuário.
Definido pelo
usuário
Como Bloco
STRUCT
Vel: INT
Cor: REAL
END_ STRUCT
Como Array
Drive:
ARRAY[1..4]
UDT1
Agora, pode ser feito o exemplo A.1 com o uso dos SFC’s 28 e 30. A FIG.6 ilustra a
parametrização destes blocos.

Figura 6 – Programação de SFC 28 e 30 no OB1
Observam-se na FIG.6 os seguintes campos a serem parametrizados no SFC28 e SFC30:
 OB_NR: Número do OB para interrupção.
 SDT: Set Date Time , onde deverá ser criado num DB uma variável complexa do
tipo Date And Time.
 PERIOD: Periodicidade em que a interrupção será executada, sendo:
 W#16#0000: Apenas uma vez;
 W#16#0201: Todos os minutos;
 W#16#0401: Todas as horas;
 W#16#1202: Todas as semanas;
 W#16#1401: Todos os meses;
 W#16#1801: Todos os anos;
 W#16#2001: Todos os fins de mês.
 RET_VAL: Retorna códigos de erro, sendo:
 0000: Nenhum erro ocorrido;
 8090: Bloco OB parametrizado errado;
 8091: Erro no formato ou valor de SDT;
 8092: Parâmetro incorreto em PERIOD;
 80A1: O tempo para início do bloco se passou.
A FIG.7 ilustra a programação do bloco OB10 para o exemplo de programação de
interrupção de data e hora usando os SFC’s.
Figura 7 – Programação do Bloco OB10 para interrupção com SFC’s
A FIG.8 ilustra o dado do tipo Date And Time criado no DB2.
Figura 8 – Dado do tipo Date And Time criado em um DB

B – Bloco OB20 á OB23
São blocos de organização que são executados após uma determinada condição ser
habilitada com certo atraso de tempo. Estes OB’s são executados após a chamada dos seguintes
SFC’s:
 SFC32: Parametriza o OB20;
 SFC33: Cancela a interrupção;
 SFC33: Visualiza os estados da interrupção.
As CPU´s S7-300 só apresentam um destes blocos, o OB20, enquanto que as CPU’s S7-
400 podem apresentar até 4 destes blocos, do OB20 ao OB23. Os atrasos de tempo programados
são de 1ms a 60000ms. A FIG.9 ilustra a parametrização do SFC32 em uma aplicação onde se
deseja que a saída Q4.0 ligue após 10s da ocorrência de um pulso na entrada I0.0, a entrada I0.1
desliga a saída.
Figura 9 – Chamada da interrupção de atraso de tempo com o SFC32 no OB1
Figura 10 – Lógica da interrupção do OB20
É importante observar os seguintes parâmetros no bloco SF32:
 OB_NR: Número do bloco de interrupção;
 D_TIME: Atraso de tempo a ser programado conforme formato IEC;

 SING: Número do bit da palavra de entrada onde ocorre a transição de estado.
C – Bloco OB30 à OB38
São blocos de organização que são executados após uma determinada condição ser
habilitada com certo atraso de tempo, sendo executado de forma cíclica. Estes OB’s são
parametrizados nas propriedades da CPU no HW Config.
HW Config  (duplo click) CPU  Cyclic Interrupts
Nas CPU´s S7-300 estão disponíveis apenas o OB35 para programação deste tipo de
interrupção, sendo que no S7-400 existem disponível do OB30 ao OB38. A FIG.11 ilustra a
parametrização do OB35 de acordo com os passos acima.
Figura 11 – Parametrização do OB35 no HW config
Utilizando como exemplo ligar-se uma saída por dois segundos, em intervalos de cíclicos
de cinco em cinco segundos, a lógica de programação dos blocos OB35 e OB1 são representados
respectivamente na FIG.12.

Figura 12 – Exemplo para o uso da interrupção com OB35
D – Bloco OB40 à OB47
Os blocos OB40 à OB47 são ativos quando ocorre algum erro no hardware do CLP, como
cartões de entrada e saída, sejam eles analógicos ou digitais, módulos CP’s ou FMS’s. O tipo da
interrupção é programada nos respectivos módulos no HW Config.
Figura 13 – Lógica para interrupção para OB40

Na FIG.13 é mostrada uma lógica de interrupção de hardware em OB40 e OB1. Na FIG.14
é mostrada a configuração para erro num módulo de entrada analógico. Num capítulo apropriado
será abordada a configuração em detalhes destes módulos. Nesta figura, um limite máximo de
tensão de 9V na entrada foi estabelecido, na ocorrência deste limite ser ultrapassado, o bloco
OB40 é chamado e uma saída é acionada para interromper o sinal na respectiva entrada.
Figura 14 – Configuração da interrupção para entrada analógica
Nas CPU´s S7-300 estão disponíveis apenas o OB40 para programação deste tipo de
interrupção, sendo que no S7-400 existem disponível do OB40 ao OB47.
E – Bloco OB55 à OB57
São blocos de interrupção executados a partir de eventos ocorridos nos módulos escravos
DP, sendo eles:
- OB55: É executado quando o módulo escravo DP passa do estado STOP para RUN;
- OB56: É executado quando um módulo DP é atualizado. Por exemplo, se um resultado
lógico estiver ocorrendo enquanto o cartão é reconfigurado, é gerada uma interrupção;
- OB57: Interrupções específicas do fabricante de um módulo DP.

F – Bloco OB80 à OB87
Erros assíncronos estão relacionados a exceder tempos de processamento pré-estabelecidos
no programa de usuário. Na ocorrência destes erros os blocos de interrupção OB80 à OB87
podem ser executados. Os erros assíncronos que podem ocasionar a chamada de um destes
blocos são:
- Tempo máximo de ciclo foi excedido;
- As interrupções de Hora e Data foram saltadas;
- Tempo muito longo ao executar um bloco de interrupção.
No S7-300 está disponível em sua CPU apenas o OB80, sendo que nas CPU’s S7-400 são
possíveis o uso dos OB’s 80 a 87.
G – Bloco OB100 à OB102
Estes OB’s são executados na ocorrência de um Restart na CPU. Existem três destes
blocos, sendo que as CPU’s do S7-300 só possuem o OB 100, os OB101 e 102 são encontrados
somente no S7-400.
Os CLP’s da família S7 têm capacidade de executar 3 três tipos de reinicialização, sendo
elas:
- Cold Restart: Neste modo de reinicialização as áreas de memória de imagem de entradas,
saídas, temporizadores, contadores, memórias M, DB’s, retentivos ou não, são apagadas. O
programa inicializa a partir da primeira linha após a atualização dos estados das entradas e saídas
(PII e PIQ).
- Warm Restart: Neste modo de reinicialização as áreas de memória de imagem de entradas
e saídas, temporizadores, contadores, memórias M, DB’s, não retentivos, são apagadas. O
programa inicializa a partir da primeira linha após a atualização dos estados das entradas e saídas
(PII e PIQ).
- Hot Restart: Neste modo de reinicialização as áreas de memória de imagem de entradas e
saídas, temporizadores, contadores, memórias M, DB’s, são mantidas. O programa inicializa a
partir da linha onde ocasionou a parada da CPU, após a atualização dos estados das entradas e
saídas (PII e PIQ).
Nas CPU’s S7-300 o Warm Restart pode ser executado de forma manual mudando a chave
na mesma das posições MRES para RUN. Uma forma automática de executá-lo e através do
comando visto nas FIG.15 e 16.

Figura 15 - Caminho para uma Warm Restart
Figura 16 – Comando para uma Warm Restart

Um Cold Restart pode ser conseguido manualmente no S7-400 pela colocação da chave da
CPU na posição CRST. Para Warm Restart é necessário passar a chave de CRST para RUN ou
RUN-P. Um Hot Restart nestas CPU’s é realizada parametrizando um bit na mesma, que a partir
de uma falta de energia ou passagem da chave de WRST para RUN ou RUN-P realizará a
reinicialização a quente.
- Na ocorrência de um Warm-Restart, a interrupção OB100 será executada.
- Caso ocorra um Hot Restart, o OB101 será executado.
- E na ocorrência de um Cold Restart , é o OB102 que será executado.
H – Bloco OB121 e OB122
O bloco OB121 é executado na ocorrência de erros de programação, como:
- Endereços de temporizadores e contadores não existem;
- Chamadas de blocos FC’s e FB’s não existem.
Já o OB122 é executado quando a CPU não encontra ou não consegue acessar o endereço
de módulo de entrada e saída.

1.2 – Blocos de Função FB e FC
O particionamento e a estrutura do programa podem ser realizados a partir do Bloco de
Função - FB e Função - FC.
Um bloco de função FB é um bloco de programa acompanhado de uma memória. Esta
memória esta atribuída a um bloco de dados do tipo instance. Neste bloco são armazenadas as
variáveis e seus valores. Existem dois tipos de FB’s, o modelo instance e o multi-instance, nas
seções seguintes será visto suas diferenças e modos de programação.
Uma função FC é um bloco de programa sem memória própria, ou seja, os valores das
variáveis criadas são apagados após o seu uso, isto porque o bloco utiliza como auxílio à pilha
local de memória.
A FIG.17 ilustra o caminho para criação dos blocos e funções no STEP-7.
Blocks (botão direito)  Insert new object  Data Block, ou Function, ou Function Block, ou
Organization Block
Figura 17 – Caminho para a criação de blocos no STEP-7
Abrirá uma janela, onde se deve clicar em OK para criar o bloco, no caso da FIG.18 um
DB.

Figura 18 – Criação do Bloco de Dados
1.3 – Bloco de Dados DB e Programação Orientada
São blocos destinados a guardar dados do programa do usuário e aumentar a capacidade de
recursos de programação. Os blocos de dados são disponíveis em dois tipos:
Bloco de Dados Global (Shared): É um DB que pode ser acessado em qualquer parte do
programa (FB’s, FC’s, OB’s). Como o número de memórias Maker’s é limitado, uma maneira de
se contar com um número maior deste recurso é a criação de uma matriz de memórias auxiliares.
Veja FIG.19, nela é ilustrada a criação de 2 bytes de memória através de um DB global.
Figura 19 – Criação de memórias auxiliares usando um DB global
A FIG.20 ilustra o uso de um bit criado a partir do bloco de dados da FIG.19.

Figura 20 – Uso de bits do bloco de dados DB
Para utilização de bytes, words ou double words do DB é utilizado o seguinte formato:
Byte: DB2.DBB 0
Word: DB2.DBW 0
Double Word: DB2.DBD 0
Bloco de Dados Local (Instance): Está atribuído ao uso de um FB. É neste tipo de bloco
DB que serão armazenados os dados de uma função FB. O DB criado também pode ser multi-
instance, sendo neste caso utilizado para vários FB’s.
A criação deste DB segue os mesmos passos do anterior. Deve-se, porém configurá-lo
como Instance DB, veja FIG.21.

Figura 21 – Criação de um DB instance
Com a utilização dos FC’s e FB’s, têm-se a possibilidade em criar-se blocos de programa
orientados, não sendo necessário mais a repetição de lógicas. Uma vez que o usuário pode
elaborar um bloco que executa sempre uma mesma função, esta poderá ser usada quantas vezes
ele precisar. Esta programação orientada é possível utilizando FB’s instance e multi-instace e
FC’s. A seguir serão mostrados alguns exemplos deste tipo de programação para cada bloco
citado acima.
A FIG.21 ilustra o uso de um FB e a configuração de seu respectivo DB. Neste exemplo
deseja-se criar um bloco para partida direta de motores trifásicos que estão montados em um
CCM (Centro de Controle de Motores).
Na FIG.23 ilustra-se a chamada do bloco FB criado na FIG.22. Na FIG.23 a função FB1 é
utilizada para partida do motor 1 associado ao DB1 e o motor 2 associado ao DB2.
Os FB’s criado na FIG.22 é do tipo instance, ou seja, o DB associado a ele só pode ser
usado por ele. Em outras palavras, a cada FB que for criado é necessário criar-se um novo DB,
desta forma a alocação de memória nem sempre é eficiente.
Uma forma de se otimizar a alocação de memória é utilizar o formato de FB’s multi-
instances, onde um FB faz a chamada de outro usando o mesmo Bloco de Dados.

Figura 22 – Configuração de um FB instance

Figura 23 – Uso do FB instance para partida direta de motores

Para criar um FB multi-instance, é necessário a criação de pelo menos 2 FB’s, onde em um
deles é criado as variáveis do tipo STAT (estáticas), que armazenam seus dados em um local
apropriado do DB instance e, no outro é criado a estrutura de programação orientada a objeto ou
a outra parte do programa.
A FIG.24 ilustra a declaração das variáveis locais dentro do FB2, onde será criada a lógica
para o exemplo da partida de motores.
Figura 24 – Declaração de Variáveis para FB multi-instance
Após a declaração destas variáveis, no outro FB criado, FB1 no caso, declara-se o Bloco de
Função anterior como uma variável do tipo STAT e faz-se a chamada de todos os motores que se
deseja fazer a partida direta. A FIG.25 ilustra este passo.
É importante observar, a que ao criar-se o bloco FB2 como STAT, imediatamente tem-se
uma estrutura multi-instance criada. A chamada destes blocos em FB1 é feita no catalogo nos
arquivos Multi-Instance, onde o bloco Partida já se encontra. A FIG.25 ilustra esta observação.

Figura 25 – Declaração das variáveis STAT para um FB multi-instance
Para finalizar a chamada de um bloco multi-instance, faz-se necessário fazer a chamada de
FB1 no bloco principal do programa OB1com seu DB associado. A FIG.26 ilustra esta
declaração.
Figura 26 – Chamada de um FB multi-instance em OB1

Na FIG.27 está ilustrada a configuração de uma FC que executa a mesma função dos FB’s
instance e multi-instance para o exemplo de uma partida direta de motor.
Figura 27 – Configuração de um bloco FC
Na FIG.65 está ilustrado o uso de FC1 no bloco de organização principal OB1.
Figura 28 – Uso do FC para partida de motores

1.4 – Bloco de Dados Definido pelo Usuário – UDT
Os UDT’s são blocos de dados em que o usuário define um formato fixo de como os dados
serão apresentados. O primeiro passo para o uso de um UDT é a sua criação, para isso utiliza-se
o comando abaixo:
Blocks (botão direito)  Insert new object  Data Type
Com a UDT criada, o passo seguinte é abri-la e inserir a estrutura de dados conforme a
necessidade do usuário. A FIG.29 ilustra a inserção de uma estrutura de dados definida para o
armazenamento de dados de placa de um motor.
Figura 29 – Declaração de variáveis em uma UDT
Com a UDT declarada, agora pode-se utilizá-la associada a tipo de dado complexo de um
DB shared, podendo ser usada repetida vezes ou, como um DB of type, que é um DB local para a
UDT. É importante lembrar que uma UDT é um formato de uma variável complexa, por isso a
alocação de memória para sua utilização num programa é feito por Bloco de Dados.
A FIG.30 ilustra a declaração da UDT criada anteriormente num DB shared. Nesta figura
foi criado uma matriz de 10 UDT’s para guardar os dados de placa de 10 motores. Na FIG.31
tem-se o endereço de cada uma das variáveis criadas.

Figura 30 – Declaração de uma UDT num DB global
Figura 31 – Endereçamento da UDT no DB global

Se uma UDT for utilizada apenas uma vez no programa ou, é uma grupo de variáveis
local, pode-se utilizar um DB of type para seu uso. A FIG.32 ilustra o endereçamento da UDT
no DB of type.
Figura 32 – Endereçamento da UDT no DB global

II – Módulos de Entrada e Saída Analógicos
A faixa de endereçamentos analógicos no S7-300 vai de 256 a 766, sendo que o mesmo
depende da posição do cartão no rack. No S7-400 este endereço é flexivel, dependendo somente
da escolha do programador, porém numa estrutura de endereçamento fixa para este CLP, o
endereço inicial seria 512 e o último 1532.
Cada ponto de entrada ou saída analógico ocupa 2 bytes de memória, sendo possíveis
catões com no máximo 8 pontos de entrada ou 4 de saída. Assim como no endereçamento de
pontos digitais, os endereços de analógicos se referem aos bytes utilizados. Por exemplo, se
estiver instalado no slot 0 do rack 0 um cartão de 8 entradas analógicas e, no slot 1 da mesmo
rack uma cartão de saída analógico, o endereçamento dos mesmos ficam:
Slot 0 – Cartão de Entrada Analógico: PIW256 à PIW270.
Slot 1 – Cartão de Saída Analógico: PQW272 à PQW278.
Um cartão de entrada analógico é necessário quando os sinais de controle da processo não
são do tipo ON/OFF. Neste caso, valores intermediários da variável é de fundamental
importância para o correto funcionamento do processo. Os dispositivos que recebem estes
sinais são chamados sensores, que convertem os sinais de outras grandezas físicas (temperatura,
pressão, vazão, nível, etc), em sinais elétricos de tensão, corrente ou resistência, veja FIG.33.
Geralmente estes sinais elétricos não possuem potência para excitar a entrada de uma cartão
analógico, portanto são necessários circuito acondicionadores de sinal que amplificam e filtram
possíveis ruídos.
Quando os acondicionadores de sinal possuem uma saída padronizada (1 - 5Vcc, 4 –
20mA, -10Vcc - +10Vcc, 0 – 1mA, ete), estes recebem o nome de transmissores, caso contrário
são conhecidos com trandutores. A FIG.34 ilustra a função destes elementos..
Como o CLP é uma equipamento de processamento digital, é necessário que ocorra uma
conversão analógica-digital deste sinal para que a CPU possa trabalhar com estes valares. Os
conversores A/D (Analógicos-Digitais) dos cartões na família S7, entregam como resultado um
valor de -27648 a +27648 do fundo de escala do transmissor.
Figura 33 – Exemplo de um sensor

Figura 34 – Função de um transdutor
Os conversores A/D nos CLP’s S7 utilizam 16 bits para seu funcionamento, porém nem
todos os bit’s são usados para conversão. O bit mais siginificativo, por exemplo, é utilizado para
sinal. Os cartões analógicos são especificados segundo sua resolução, que é a quantidade de bits
usado na conversão. Encontra-se comercialmente cartões de 8 a 15 bit’s.
A TAB.4 mostra como estão distribuídos os bits de convesão e sinal segundo a resolução
do cartão.
Tabela 4 – Resolução e Representação do Valor Medido
Em alguns casos é necessário que o sinal de controle para o atuador seja também analógico.
Por exemplo no controle de vazão de um fluido a abertura da válvula é proporcional a um valor
de comando em tensão ou corrente nela aplicada. Portanto um sinal ON/OFF , não permitirá que
a válvula fique em posições de abertura intermediárias, para que isso ocorra é necessário que o
CLP envie ao comando da válvula um sinal analógico.

O CLP envia sinais analógicos de comando através de cartões com conversores Digitais-
Analógicos (D/A). Como nos cartões de entrada analógica, os cartões de saída analógica também
são especificados conforme a resolução (8 a 15 bit’s), natureza da grandeza elétrica (tensão ou
corrente) e nível da mesma (0 – 10Vcc, 4 – 20 mA, -10Vcc - +10Vcc, etc). O valor a ser
convertido pelo cartão para a grandeza analógica é de -27648 a +27648.
Os valores da conversão analógica, tanto de entrada como de saída, podem ser usados e
representados nos formatos inteiro ou hexadecimal.
2.1 – Função Escale – FC105
Visando facilitar o trabalho com grandezas analógicas de entrada a SIEMENS elaborou
uma função, FC105, que permite trabalhar com a medida de uma grandeza diretamente. Por
exemplo, supondo que deseja-se trabalhar com a medição de nível de um tanque de 10m de
altura e, para isso utiliza-se um transmissor de 0 a 10Vcc, ou seja, quando o valor da tensão for
de 10Vcc, o nível do reservatório está em 10m.
Porém o valor mostrado no CLP será de +27648 e não 10 m. Para que se possa interpretar
diretamente a medida do nível em metros no CLP faz se o uso da função citada acima. Na
FIG.35 está ilustrada o uso do FC105 para o exemplo acima. O caminho para encontrar essa
função é:
OB1 (Catalog)  Libraries  Standard Library TI-S7 Converting Blocks
Figura 35 – Bloco Scale FC105

No bloco da FIG.35 são mostrados os seguintes campos a serem endereçados:
IN: Endereço da entrada analógica que se deseja a escala;
HI-LIM: Fundo de escala para a entrada em questão;
LO-LIM: Início da escala para a entrada em questão;
BIPOLAR: Endereço de troca de polaridade, no caso de se configurar um cartão bipolar;
RET-VAL: Enderço onde será informado códigos de erro durante a conversão;
OUT: Endereço onde se deseja visualizar ou utilizar a variável de acordo com os valores
da grandeza física na entrada analógica.
2.2 – Função Unscale – FC106
Para que o CLP envie um sinal de controle analógico para dispositivos externos é
necessário enviar para o cartão de saída um valor compreendido entre -27648 a +27648. Por
exemplo, se a abertura de 100% de uma válvula ocorrer quando em seu comando for aplicado
10vcc, significa que o CLP deverá enviar um valor de +27648 para o endereço do cartão de
saída.
Para evitar que se realize diversas operações aritméticas, a SIEMENS criou uma função,
FC106, para estabelecer o valor da saída analógica conforme o range de saída da variável. Para o
exemplo da abertura da válvula, citado anteriormente, é mostrado na FIG.36 a configuração
deste bloco. O caminho para inserção desta funçao é:
OB1 (Catalog)  Libraries  Standard Library TI-S7 Converting Blocks
Figura 36 – Bloco Unscale FC106

No bloco da FIG.36 são mostrados os seguintes campos a serem endereçados:
IN: Endereço da variável calculada no CLP no formato padronizado, por exemplo de 0 a
100%;
HI-LIM: Fundo de escala para a saída em questão;
LO-LIM: Início da escala para a saída em questão;
BIPOLAR: Endereço de troca de polaridade, no caso de se configurar um cartão bipolar;
RET-VAL: Enderço onde será informado códigos de erro durante a conversão;
OUT: Endereço de saída onde se deseja enviar o valor de comando no formato de -27648 a
+27648.

III – Comando Rewire
Este comando é de grande utilidade na manutenção, pois permite substituir pontos de
entrada e saída defeituosos num cartão por pontos não utilizados no cartão que estejam em
perfeito estado.
A troca de endereços é feita em todos os blocos de programa (OB’s, FC’s, FB’s). Por
exemplo, imagine que a entrada I0.5, onde está conectado um sensor, está com defeito e, a
entrada I1.7 está livre e funcionando. Uma maneira rápida de realizar a manutenção é conectar o
sensor na entrada I1.7 e substituir com o comando rewire os endereços I0.5 por I1.7. A FIG.37
ilustra a substituição deste endereços. Para acessar o comando, execute:
Blocks (botão direito)  Rewiring
Figura 37 – Comando Rewire
Outra forma de executar esta substituição é através do endereçamento simbólico. Para
verificar as trocas de endereço nos blocos, abra o arquivo report ao fim da substituição. A
FIG.38 ilustra o relatório gerado após o uso do comando.

Figura 38 – Relatório gerado pelo comando rewire

IV – Redes MPI e PROFIBUS
Os dispositivos da família SIMATIC S7 e S5 podem ser interligados numa rede de
comunicação conforme uma hierarquia de comunicação. A FIG.39 ilustra as conexões possíveis
conforme o nível e os tipos de dispositivos interligados.
Profibus, PROcess FIeld BUs, é hoje uma das Standards de rede mais empregados no
mundo. Esta rede foi concebida a partir de 1987 em uma iniciativa conjunta de fabricantes,
usuários e do governo alemão. A rede está padronizada através da norma DIN 19245 incorporada
na norma Europea Cenelec EN 50170.
A rede MPI, Multi Point Interface, é uma rede proprietária e só interliga equipamentos da
SIEMENS. Está rede funciona a nível de célula interligando CPU’s, PC’s e PG’s.
Figura 39 – Hierarquia de equipamentos na rede Profibus
A rede Profibus é na verdade uma família de três redes ou communication profiles.
A - Profibus DP (Distributed Peripherals)
Esta rede é especializada na comunicação entre sistemas de automação e periféricos
distribuídos.
B - Profibus FMS (Fieldbus Message Specification)
É uma rede de grande capacidade para comunicação de dispositivos inteligente tais como
computadores, CLPS ou outros sistemas inteligentes que impõem alta demanda de transmissão
de dados. FMS vem perdendo espaço para a rede Ethernet TCP/IP.
C – Profibus PA (Process Automation)
É uma rede para a interligação de instrumentos analógicos de campo tais como
transmissores de pressão, vazão, temperatura, etc. Esta rede possui uma grande fatia do mercado
de barramentos de campo geralmente chamados de filedbus.

A FIG.40 ilustra a faixa de aplicação de cada rede conforme sua aplicação no campo.

Figura 40 – Profibus e faixa de aplicação das redes de campo
4.1 – Características das Redes Profibus
Profibus é uma rede multimestres. A especificação fieldbus distingue dois tipos de
dispositivos:
Dispositivos Mestre:
Um mestre é capaz de enviar mensagem independente de solicitações externas quando tiver a
posse do token. São também chamados de estações ativas.
Dispositivos Escravos:
Não possuem direito de acesso ao barramento e podem apenas confirmar o recebimento de
mensagens ou responder a uma mensagem enviada por um mestre. São também chamadas de
estações passivas. Sua implementação é mais simples e barata do que a dos mestres.
Existem atualmente três physical profiles que definem os métodos de transmissão
disponíveis para o Profibus:
RS-485 para aplicações gerais da automação da manufatura.
IEC 1158-2 para uso na automação de processos
Fibra ótica para maior imunidade a ruído e maiores distâncias.
Existem pesquisas para se usar o Profibus sobre uma rede Ethernet 10Mbps ou 100 Mbps.
Na FIG. 41 estão ilustradas as camadas de aplicação que cada tipo de rede Profibus implementa
em protocolo de comunicação.

Figura 41 – Camadas de Referência para os protocolos Profibus
O protocolo DP utiliza as camadas 1 e 2 e a camada de usuário. Esta arquitetura otimizada
assegura uma transmissão de dados eficiente e rápida. A Switch FMS possui apenas as camadas
1, 2 e 7. A camada 7 corresponde ao Fieldbus Message Specification (FMS).
A – Rede Profibus PA
A rede Filedbus PA é uma rede para interligar válvulas, transmissores de pressão
diferencial, etc, portanto geralmente dispositivos escravos. A alimentação dos dispositivos pode
se dar pela própria rede. Caso se deseje interligar esta rede de baixa velocidade a uma rede de
alta velocidade (DP) ou a um CLP, deve-se utilizar um acoplador.
O protocolo é muito simples o que facilita a interoperabilidade. A distribuição do controle
depende sempre de um mestre externo. O mestre deve ler as PVs dos transmissores, executar os
algoritmos de controle e definir a abertura da válvula de controle. A Profibus PA permite ligar 32
dispositivos por segmento sem segurança intrínseca (IS) ou até 9 dispositivos com segurança
intrínseca. Os dispositivos podem ser conectados e desconectados para manutenção com a rede
em operação, mesmo quando operando em áreas classificadas.
A rede Profibus PA obedece ao padrão IEC 1158-2 que utiliza como meio de transmissão
um par trançado blindado, e apresenta a velocidade de 31.25 kbit/s. Este padrão de nível físico é
o mesmo da rede H1 da Fieldbus Foundation. Ele permite alimentar os dispositivos diretamente
usando o barramento de dois fios e apresenta segurança intrínseca. Esta rede pode ser usada em
áreas classificadas e atende ao modelo FISCO (Fieldbus Intrinsically Safe Concept) definido
pelo Federal Physical Technical Institute da Alemanha.
Os princípios fundamentais são:
Cada segmento deve ter uma única fonte de potência: a fonte de alimentação.
Nenhuma potência é alimentada no barramento quando a estação está enviando dados.

Cada dispositivo de campo consume uma potência fixa conhecida em regime.
Os dispositivos de campo funcionam como consumidores passivos de corrente.
A terminação passiva de linha é realizada nos dois extremos da linha.
Topologia linear, árvore e estrela são permitidas.
As FIG.42, 43 e 43 ilustram a interligação e alguns tipos de conectores para esta rede.
Figura 42 – Topologia da rede Profibus PA
Figura 43 – Conectores da rede Profibus PA

Figura 44 – Topologias para rede Profibus PA
Para as estruturas ilustradas na FIG.44, têm-se as seguintes dimensões para os
seguimentos:
 Daisy Chain a <= 1900m.
 Bus b <=30...120m.
T-plug IP66 dependendo do número de derivações
 Tree Caixa de Junção b <=30 .. 120m
A FIG.45 ilustra o sinal de controle da rede Profibus PA. Os sinais de controle são
modulados sobre os sinais de corrente e/ou tensão dos atuadores e/ou sensores. O consumo de
corrente em regime permanente é de 10mA. O nó que envia os dados deve sobrepor uma
modulação de +/- 9 mA à corrente básica.
Em aplicações de segurança intrínseca uma drop line (stub em inglês ou spur em alemão)
não pode ser maior que 30m. Para se determinar o comprimento máximo da linha, uma série de
fatores deve ser analisada, mas uma regra básica seria calcular a potência necessária a cada
dispositivo a ser conectado e a classificação da área de processo. As TAB.5 e 6 são usadas para
este cálculo.

Figura 45 – Níveis de sinal da rede Profibus PA
Tabela 5 – Fontes de Alimentação Padrão para Profibus PA
Tabela 6 – Comprimento Máximo do Cabo para Profibus PA
O profile PA suporta a intercambialidade e interoperabilidade de dispositivos de campo PA
de diferentes fornecedores. As funções parâmetros de cada dispositivo são descritas através
modelo de blocos de função. Os parâmetros de entrada e saída dos blocos de função são
utilizados diretamente pelas aplicações. Principais blocos de função estão descritos abaixo e
vistos na FIG.46.

Bloco Físico: Contém informações gerais do dispositivo domo nome, fabricante, versão, número
de série.
Bloco de transdutor: Contêm dados específicos à aplicação como parâmetros de correção.
AI: Entrada Analógica Valor medido pelo sensor com status e escala.
AO: Saída Analógica Valor de saída.
DI: Entradas digitais.
DO: Saídas digitais
Figura 46 – Parâmetros de um bloco Profibus PA
B – Rede Profibus DP
É uma rede de alta velocidade e multimestres utilizando o padrão RS 485. Os mestres
podem ser de duas categorias:
Classe 1: são mestres que realizam comunicações cíclicas tais como CLPs.
Classe 2: São mestres que trabalham com mensagens assíncronas como estações de operação e
de configuração.
A FIG.47 ilustra uma topologia geral da rede Profibus DP.

Figura 47 – Topologia de rede Profibus DP
A rede Profibus DP permite a conexão de até 32 dispositivos por segmento, até o máximo
de 4 segmentos, através de 3 repetidores. O número máximo de nodos deve ser 126. A distância
máxima é de 1.2 km utilizando interface RS485. A rede pode ser estendida com repetidores até
15 km com fibra ótica. A rede é terminada por um terminador ativo no começo e fim de cada
segmento. Ambos os terminadores devem ser alimentados.
A velocidade da rede é única e é determinada pelo escravo mais lento. Hoje a velocidade
máxima da rede Profibus DP é 12Mbps. A velocidade de transmissão irá depender do
comprimento do cabo no segmento, a TAB.7 mostra como a velocidade da rede muda em função
do comprimento da mesma.
Tabela 7 – Velocidade da Rede DP em Função do Comprimento
As FIG. 48 e 49 ilustram os conectores, terminadores e topologia típica para rede Profibus
DP.

Figura 48 – Conectores e terminadores Profibus DP
Figura 49 – Arquitetura de rede Profibus DP
Para as estruturas ilustradas na FIG.48, têm-se as seguintes dimensões para os segmentos:
 Daisy Chain a<= 1200m
 Bus T-Plug IP 40
b<= 0.2 m
A fibra ótica pode ser utilizada para aumentar a imunidade ao ruído ou para alcançar
maiores distâncias. Segmentos Profibus utilizando fibra ótica como meio físico devem adotar
uma topologia em estrela ou anel. Alguns fabricantes oferecem ainda redes redundantes com a
troca automática de rota em caso de falha. Existem também acopladores entre rede de fibra ótica
e RS485, o que permite trocar de meio de transmissão sempre que desejado. O tipo da fibra irá
determinar a distância máxima a ser alcançada.
O protocolo de acesso ao meio é implementado pela camada 2 que no caso do Profibus é
denominado Fieldbus Data Link (FDL). A camada Mídia Acces Control (MAC) no Profibus
opera segundo dois princípios básicos:
Na comunicação entre sistemas de automação complexos (mestres) deve-se buscar que cada
estação tenha tempo suficiente para realizar suas tarefas de comunicação dentro de intervalos de
tempo estabelecidos. Para este tipo de comunicação é adotado o protocolo Token Passing.
Na comunicação cíclica entre um mestre tal como um CLP e seus periféricos (escravos), a
transmissão deve ser o mais simples e rápida possível. Neste tipo de transação utiliza-se o
protocolo mestre escravo.
O token (bastão) é passado para cada estação segundo sua posição no anel lógico
(endereços crescentes) dentro de um tempo bem determinado. O tempo de retenção da ficha por
cada mestre é determinado pelo tempo de rotação do token que é configurável.
A comunicação em Profibus é independente de conexão o que permite executar uma
comunicação broadcast (uma estação envia uma mensagem sem reconhecimento para todas as
demais, mestres ou escravos) ou multicast (uma estação ativa envia uma mensagem sem
reconhecimento para um determinado grupo de estações, mestre ou escravos).
As redes Profibus DP e PA podem ser interligadas de duas maneiras: via acoplador de
segmento e via DP/PA link. Os acopladores são conversores de sinais que adaptam os sinais RS-
485 para o nível de sinal do IEC 1158-2, este não possui endereço de rede e permite endereçar os

dispositivos das sub-redes diretamente. Sua maior desvantagem é limitar a velocidade da rede
DP a 93.75 kbps (na verdade em 45.4 kbps para a maioria dos fabricantes, somente
Pepperl+Fuchs dispunha de solução a 93.75kbps em 2001). Alguns fornecedores do mercado
limitam esta velocidade para um valor ainda menor.
Já o link é um equipamento que se conecta na rede DP a 12Mbps e na Profibus PA na
velocidade nominal da rede H1 (31.25 kbps). O link possui um endereço na rede DP é um
dispositivo inteligente. Eles representam todos os dispositivos conectados à rede IEC 1158-2
como um único escravo no segmento RS-485. As FIG.50 e 51 ilustram as formas descritas acima
de conexão entre os dois tipos de rede.
Figura 50 – Acoplador DP-PA
Figura 51 – Link DP/PA
Cada dispositivo ligado na rede pode fornecer 246 bytes de dados de entrada e 246 bytes
de dados de saída. Numa arquitetura típica, mono-mestre, a rede teria apenas um mestre, como
por exemplo, um CLP. Numa arquitetura multi-mestres, cada mestre pode ler variáveis de cada

dispositivo escravo, porém cada escravo está dedicado a um mestre determinado. Este mestre é
responsável pela sua inicialização e configuração. Se o mestre de alguns escravos não está
presente, então não se consegue realizar a leitura das variáveis deste mestre. Apenas um mestre
de cada vez pode escrever num dispositivo escravo.
C – Rede Profibus FMS / Profinet-Ethernet
Existe um esforço em se buscar o acoplamento transparente entre as redes Profibus e
Ethernet. O que se busca é uma redução dos custos de engenharia e promover uma comunicação
mais uniforme entre aplicativos de alto nível e dispositivos de campo. Os principais objetivos
são:
Mapear todos os serviços de engenharia do PROFIBUS para TCP/IP, incluindo acesso ao
status das variáveis de processo, dados de diagnóstico, parametrização e a definição de interfaces
relevantes de SW com base em OPC. O usuário poderá monitorar dispositivos localmente ou
remotamente através da Ethernet/Internet.
Roteamento direto de TCP/IP para Profibus. Uma das idéias é se permitir o uso de web server
em dispositivos de campo.
Dispositivos de campo complexos serão representados como sistemas orientados a objeto
distribuídos.
Figura 52 – Profibus e Ethernet TCP/IP.
4.2 – Características da Rede MPI
Cada equipamento de programação possui uma interface MPI (Multi Point Interface). A
interface MPI da CPU habilita todos módulos inteligentes em um CLP serem acessados, por
exemplo, os módulos de função de uma estação. Cada nó MPI necessita ter seu próprio endereço
(entre 0 e 126, os valores padrões são PG/PC=0, OP/TD=1 e CPU’s=2).
No S-300, o barramento MPI é fechado através do K Bus (barramento K) em base um para
um. Isso significa que cada nó K (Cp’s e FMS) no bastidor tem seu próprio endereço MPI.
Diferentemente do S7-400, onde apenas a CPU tem endereço MPI.

A principal vantagem da rede MPI é que diversos equipamentos podem estabelecer
comunicação com a CPU ao mesmo tempo. Isso significa, por exemplo, que um equipamento de
programação, uma IHM ou outro CLP podem estar em operação ao mesmo tempo.
A interface MPI também possibilita criar uma rede de comunicação na qual um
administrador da rede tem acesso central com um PC/PG a todos módulos inteligentes
conectadas a(s) estações. O número de canais para conexão a outros parceiros de comunicação
que podem ser usados ao mesmo tempo depende do tipo de CPU. Por exemplo, a CPU 314
possui 4 recursos de conexão e CPU 416 possui 64. As principais características da rede MPI
são:
 Protocolo de Comunicação: RS-485.
 Taxas de Transmissão de Dados: 19.2 kbps, 187.5 kbps ou 1.5 Mbps.
 Distâncias: Até 50m (entre dois nós vizinhos) e com 2 repetidores 1100m. Com fibra ótica
pode se chegar até 23.8 km numa topologia estrela de rede.
 Utiliza dos mesmos conectores e cabos Profibus DP para sua implementação.
 Para conexão entre PG/PC que não exista uma placa MPI instalada, é necessário um
adaptador (PC Adapter) que têm comprimento máximo de cabo de 5m e taxa de transmissão do
CLP para PG/PC de 187.5 kbps.
A comunicação entre CLP’s utilizando a interface MPI dos mesmos é feita através da
configuração dos “Dados Globais” ou GD’s (Global Data). A utilização dos GD’s não é
programada, e sim configurada. A configuração para trocas de dados entre as CPU’s é
armazenada em uma tabela. A comunicação de dados globais pode ocorrer entre até 15 CPU´s
de um projeto. Ela é projetada para pequenas quantidades de dados, os quais são transmitidos
ciclicamente. As CPU’s S7-400 também permitem a transferência de dados controlada por
programa, e consequentemente acionada por evento.
A configuração dos dados de comunicação é feito pela ferramenta “Define Global Data”.
Antes, porém é necessário colocar na coluna Tabela de Dados Globais as CPU’s que irão trocar
dados. Nas linhas desta tabela definem-se as variáveis a serem trocadas. Quase todas as áreas de
endereços da CPU podem ser usadas como variáveis, M, I, Q, T, C, DB’s (menos entradas e
saídas externas e dados temporários).
As CPU’s participantes da troca de pacotes GD formam um círculo GD. Cada círculo GD é
identificado por um número de círculo GD. Um círculo GD é uma lista fixada em pacotes de
GD. Cada CPU em um círculo de dados globais pode enviar dados para outras CPU’s ou receber
dados de outras. Existem 2 tipos de círculos GD’s, a saber:
 Círculo de dados globais com mais de 2 CPU’s. Uma CPU então é a transmissora de um
pacote de dados e todas as outras CPU’s do círculo são receptoras.
 Círculo de dados globais com 2 CPU’s. Cada CPU pode tanto enviar um pacote de dados
para a outra quanto receber um pacote da dados da primeira.
Cada CPU de um S7-300 pode estar em até 4 círculos GD diferentes. Até 15 CPU’s
diferentes podem trocar dados através de comunicação GD em uma rede MPI. Uma CPU pode
enviar 1 pacote e receber no máximo um pacote por círculo GD e, cada pacote pode ter no
máximo 22 bytes.
No S7-400 um CPU pode estar até em 16 círculos GD, enviando e recebendo no máximo
um pacote de 54 bytes por círculo GD. A numeração de um círculo GD obedece a seguinte
configuração.

GD 1 . 1 . 2
Os passos a seguir mostraram como configurar uma rede MPI utilizando a configuração da
tabela de dados globais.
1 – Criar as estações de hardware em projeto no SIMATIC Manager. Veja FIG.53.
Figura 53 – Criação de Estações para Rede MPI
2 – Configurar os endereços MPI das CPU’s criadas abrindo as propriedades da CPU no HW
Config. Veja FIG.54.
3 – Abrir o software NetPro e inserir as CPU’s que trocarão dados na rede MPI existente. Veja
FIG.55.
Número do dado a ser enviado no pacote
Número do pacote GD
Número do círculo GD

4 – Clicar com botão direito sobre a rede MPI da FIG.55 e escolher “Define Global Data”, ou
escolher esta opção no menu Options da barra de tarefa do HW Config. A janela para
configuração dos dados a serem trocados pelas CPU’s será aberta. Nas colunas da tabela devem-
se escolher quais as CPU’s trocaram informações e, nas linhas os endereços dos dados trocados,
nela também é necessário informar se o dado será enviado (Sender) ou recebido (Receiver). Veja
FIG.56.
Figura 54 – Configuração de endereço MPI das CPU’s

Figura 55 – Inserção das CPU’s na rede MPI
Figura 56 – Configuração da tabela de troca de dados

5 – Após compilar a tabela de dados da FIG.56 (comando Compile do menu GD Table), transfira
a configuração de dados feitas para cada CPU separadamente. Interligue as CPU’s fisicamente
com os cabos de rede. Com a função “Accessible Nodes” no SIMATIC Manager, verifique se as
estações foram colocadas corretamente em rede.
6 – Selecione a taxa Scan de 1 a 255 nas CPU’s S7-300 para envio e recepção de dados
acessando a opção Scan Rates do menu View. Para a recepção e transmissão puramente acionado
por evento selecione 0, esta opção só é válida para o S7-400.
7 – Para obter a informação se os dados estão sendo transferidos com ou sem erros, pode-se
especificar uma palavra dupla para as informações de status para cada pacote. Selecione a opção
GD Status do menu View, o sistema operacional da CPU irá então retornar uma informação de
verificação nesta palavra dupla.
8 – Após a compilação dos dados de configuração pela segunda vez, pode-se transferi-los para as
CPU’s como segue:
a- Coloque todas as CPU’s envolvidas no modo STOP;
b- Selecione a opção de Download to Module no menu PLC;
c- Após a transferência com sucesso dos dados de configuração, coloque as CPU’s envolvidas de
volta ao modo RUN. A troca cíclica dos dados globais começa automaticamente.
No ANEXO1 da Apostila é visto um exemplo de como colocar as 2 CPU’s em rede MPI e
suas respectivas PG/PC’s para seu monitoramento.

4.3 – Configurando a Rede Profibus DP
Como visto na seção 4.1, a rede Profibus DP é um protocolo otimizado para velocidade, o
qual foi especialmente projetado para comunicação entre PLC’s (Mestres DP’s) e I/O’s
distribuídos (Escravos DP’s). A Profibus DP tem como principal característica o baixo custo e a
flexibilidade na substituição da transmissão de sinais paralelos de 24 Vcc e de 20 mA.
Os mestres Profibus são os mandatários no tráfico de dados da rede. Um mestre pode
enviar mensagens sem receber requisição para isto, fornecendo a posse do bastão para poder
acessar o barramento de comunicação. Os mestres também são referenciados como nós ativos da
rede.
Os escravos Profibus são simples equipamentos de I/O’s, tais como atuadores, sensores,
transdutores, etc. Eles não recebem o bastão, ou seja, eles somente podem reconhecer o
recebimento de mensagens (dados) requisitados por um mestre. Escravos são também chamados
de nós passivos. A FIG.57 ilustra a estrutura de uma rede Profibus DP.
Figura 57 – Estrutura de uma rede Profibus DP
O método de controle de acesso ao barramento determina quando um nó pode enviar
dados. Isto é essencial que somente um nó tenha direito de envio de dados a cada intervalo de
tempo. O protocolo Profibus fornece duas requisições básicas atreladas no barramento para
controle de acesso ao barramento de comunicação:
 Para comunicação entre estações complexas de mesmo nível (mestres), elas devem assegurar
que cada uma destas estações tenha tempo suficiente de operar com suas tarefas de comunicação
nos intervalos definidos.
 Para comunicação entre um mestre e simples I/O’s associados a ele (escravos), uma cíclica
troca de dados em tempo real deve ser implementada, com uma pequena folga de tempo se
possível.

O método de controle de acesso ao barramento Profibus emprega o Token Passing
(passagem de bastão) para comunicação entre mestres complexos e, para comunicação entre
mestres complexos e simples equipamentos de I/O’s o princípio mestre-escravo.
O protocolo Profibus DP é projetado para troca rápida de dados no nível sensor/atuador.
Neste nível as unidades de controle central, tais como CLP’s, se comunicam com equipamentos
de entrada e saídas distribuídas através de uma conexão serial de alta velocidade. A troca de
dados com estes é preponderantemente cíclica. O controlador central (mestre) lê os dados de
entrada dos escravos e escreve as informações de saída nos escravos. O ciclo de tempo da
comunicação deve ser menor que o ciclo de varredura do CLP.
O protocolo Profibus DP não pode ser usado para troca de informações entre mestres. Para
a transmissão de 512 bits de dados de entrada e 512 bits de dados de saída divididos entre 32
nós, o Profibus DP leva aproximadamente 6 ms com uma velocidade de transmissão de 1.5 Mb/s
e, menos de 2 ms em 12 Mb/s. Na FIG.58 é mostrado o gráfico com tempo de varredura em
relação da taxa de transmissão da rede.
Figura 58 – Ciclo de tempo de um sistema mono mestre Profibus DP
Os CLP’s S7-300 e S7-400 podem ser conectados a rede Profibus DP como mestres
individualmente através de CPU’s com interface (porta Profibus DP integrada) ou através de
processadores de comunicação (CP’s – 342, 343). As CPU’s com interface integrada permite
alcançar taxas de comunicação de até 12 Mb/s.
A FIG.59 ilustra alguns escravos disponíveis e suas características.

Figura 59 – Alguns escravos DP’s disponíveis
A seguir será descrito algumas características dos módulos DP apresentados na FIG.59. O
ET200M consiste de um módulo de interface IM 153-1 que é conectado a um mestre S7/M7
Profibus DP. Todos os módulos S7-300 endereçados através do barramento podem ser inseridos
no ET200M.
Tanto a ET200L como a ET200B consistem de um bloco terminal e um bloco eletrônico.
Existem blocos eletrônicos como canais digitais e analógicos. O ET200L é usado onde poucas
entradas e saídas são necessárias e taxa de transmissão de até 1.5Mb/s, já a ET200B é aplicada
onde há um espaço limitado para montagem, a sua taxa de transmissão é de no máximo 12 Mb/s.
A ET200C é compacta e com elevado grau de proteção IP66/IP77. Sua utilização é muito
comum em ambientes industriais agressivos ou ao tempo. Tem taxa de transmissão máxima de
1.5 Mb/s para sinais analógicos e 12Mb/s para sinais digitais.
A ET200X é uma estação de I/O compacta com elevado grau de proteção IP65/67 e
consiste em um módulo básico e módulos de expansão (por exemplo: módulos de entrada/saída,
mestre AS-Interface, módulos de chave de partida, módulos pneumáticos). A ET200S é uma
estação de I/O distribuída com grau de proteção IP20. Sua modularidade permite adaptar-se de
forma rápida em qualquer aplicação com módulos digitais e analógicos, de função tecnológica
(por exemplo: contador, controle de posicionamento) e chaves de partida.
Uma CPU 315-2DP, CP 342-5 ou S5-95 Profibus quanto configurados como escravos na
rede DP são considerados como escravos inteligentes.

Para evitar reflexões no sinal de comunicação da rede é necessário manter ativos os
resistores de terminação nos nós das extremidades da rede. Veja FIG.60 e 61. Um resistor de
terminação ativa RS-485 (6ES7972-0DA00-0AA0), também pode ser utilizado e, neste caso ele
recebe alimentação separada daquela dos componentes I/O’s.
Figura 60 – Resistor de terminação da rede Profibus
Figura 61 – Ativação do resistor pelo conector DP
A seguir é mostrado um exemplo de como realizar a configuração de uma rede Profibus
DP utilizando o Step 7. Neste exemplo será configurado um sistema mono mestre onde somente
um mestre DP é operado na sub-rede Profibus, no caso de operação multi-mestre diversos mestre
DP’s com seus respectivos sistemas mestres são operados na rede DP.
1 – Após configurado o hardware no HW Config, com duplo clique em DP Master, uma janela
de configuração da rede DP será aberta. Nesta é necessário informar o modo de operação da rede
(DP Master ou DP Slave) e taxa de transmissão de dados. A FIG.62 ilustra estes passos.

Figura 62 – Configurando uma rede Profibus mono-mestre
2 – Após a etapa 1, pode-se agora inserir os escravos DP na rede Master DP inserida. Veja
FIG.63. Ao inserir o módulo escravo DP uma caixa de diálogo é aberta, nesta se configura o
endereço e taxa de transmissão do mesmo. Se o módulo DP escravo for modular, a inserção dos
módulos de I/O’s são feitas como na configuração do rack central.
3 – Proceder salvando e copilando a configuração utilizando o comando Save and Compile do
menu Station. Fazer Download do hardware para CPU.
4 – Para saber os endereços dos I/O’s configurados clique sobre a estação DP inserida e na tabela
de detalhes da configuração de hardware (tabela abaixo da configuração da rede) será
apresentado os bytes utilizados para endereçamento dos pontos remotos. Veja FIG.63.
5 – Um bloco OB importante para detecção de falhas nos módulos DP’s é o OB86. Quando não
se programa este bloco a CPU vai para modo Stop. Veja FIG.64. Existem Blocos de sistema
(SFC13, 14 e 15) que fornece diagnose de módulos DP’s e checa consistência de dados.
6 – No caso de inserção de um módulo DP que não exista no catálogo do Step 7 (Módulo novo
da SIEMENS ou módulo DP de outro fabricante), é necessário inserir o seu arquivo GSD, para
isso proceda da seguinte forma:
a – Selecione a opção Install new GSD do menu Options no Hw Config.
b – Na caixa de diálogo aberta aparecerá os arquivos GSD existentes.
c – O escravo inserido na janela Hardware Catalog aparece disponível na pasta Profibus-
Additional Field Devices. Veja FIG.65.

Figura 63 – Inserção de módulos DP escravos
Figura 64 – Análise de erros e falhas nos módulos escravos DP com OB86

Figura 65 – Instalação de novos módulos DP (Arquivos GSD)

V – Uso da Memory Card
Utilizando um módulo de memória Flash ROM. A CPU pode funcionar sem bateria de
back-up. O programa é armazenado na mesma e fica a prova de falha de tensão de alimentação.
Podem-se definir as áreas retentivas na configuração de hardware. No S7-300 os dados
retentivos (temporizadores, contadores, bits de memória, áreas de dados) são armazenados numa
área de memória retentiva da CPU (RAM não volátil).
Ao inserir ou retirar um módulo de memória, a CPU pede um reset de memória. Se for
inserido um módulo de RAM, o programa deve ser recarregado a partir da PG/PC. Caso seja
uma FROM, seu conteúdo é copiado para memória de trabalho. Para carregar um programa no
cartão de memória é necessário que o seu driver esteja instalado no Step 7. Caso não esteja
utilize o comando (Veja FIG.66)
Menu Iniciar  Programas  SIMATIC  Step 7  Memory Card Parameter Assignment
Figura 66 – Habilitação do Memory Card no SIMATIC Manager
Após este comando um ícone para o cartão de memória aparecerá na barra de ferramentas
do SIMATIC Manager. O cartão de memória deve ser apagado antes de efetuar uma cópia do
programa para dentro dele. Siga os procedimentos abaixo:
1 - Abra duas janelas no SIMATIC Manager, a primeira contendo o programa que se deseja
salvar e, a segunda como o Memory Card (use o comando Memory Card File  Open do menu
File).

2 – Utilize comando PLC  Save Project on Memory Card, para salvar o projeto no cartão de
memória.
3 - Utilize comando PLC  Retrieve Project from Memory Card, para ler o projeto no cartão de
memória.
Nas CPU’s S7-400 (por exemplo a 416), é possível escrever no cartão de memória
diretamente na CPU. Para isso utiliza-se o comando PLC  Download User Program to
Memory Card. Na FIG.67 são ilustrados os comandos para arquivar e restaurar projetos no
cartão de memória.
Figura 67 – Comandos de arquivo e restauração de projetos no cartão de memória

VI – Referências Bibliográficas
[1] SIMENS do Brasil; Curso ST-7 PROG 1, SIMATEC – International Training Center. Minas
Gerais.
[2] SIMENS do Brasil; Curso ST-7 PROG 2, SIMATEC – International Training Center. Minas
Gerais.
[3] SIMENS do Brasil; Curso Programação Básica S7-300 e S7-400, SINTRAIN – International
Training Center. SIEMENS Engenharia e Service, 2003.
[4] SIMENS do Brasil; Curso Programação Avançada S7-300 e S7-400, SINTRAIN –
International Training Center. SIEMENS Engenharia e Service, 2003.
[5] SIMENS do Brasil; Curso Análise e Diagnóstico de Falhas S7-300 e S7-400, SINTRAIN –
International Training Center. SIEMENS Engenharia e Service, 2003.

VII – Anexo 1: Monitorando Estações em Rede MPI

Anotações:
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