Proiect SEEA

7/30/2019 Proiect SEEA

1/22

UNIVERSITATEA TEHNICA GH. ASACHI, IASI FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICA, ENERGETICA SIINFORMATICA APLICATA

ANALIZA SI PROIECTAREA

UNUI SISTEM DE CONDUCERE CU

AUTOMAT PROGRAMABIL

Student: xx

2010


2/22

1. Introducere .

1.1. Prezentare general .

Automat programabil (AP) -controler cu logic programabil (PLC) esteun calculator digital utilizat pentru automatizarea proceselor industriale, precumcontrolul masinilor de pe liniile de asamblare din fabrici.

Spre deosebire de calculatoarele obisnuite, automatele programabile sunt proiectate pentru diferite configuratii ale intrarilor si iesirilor, domenii detemperatura largi, imunitate la perturbaiile electrice si rezistenta la vibratii siimpact. Programele pentru controlul operatiilor masinii sunt stocate intr-omemorie nevolatila.

Automatele programabile (AP) au fost dezvoltate iniial pentru a prevedeanlocuirea unei mari pri din releele electromecanice ale sistemelor de comandelectrice. AP nlocuiesc circuitele electrice cu un program de calculator. AP fac parte din familia calculatoarelor, capabile de stocarea instruciunilor pentrufuncii de comand cum ar fi, comanda secvenial, tempor izarea, contorizarea,cu care se comand o main sau un proces. AP primete semnale deintrare cevin de la main i prin programul su intern furnizeaz semnale de comand laieire care se ntorc la main.

Fig. 1: Conexiunile unui AP .


3/22

Cnd au aprut microprocesoarele s-a realizat c acestea nu puteauasigura baza componentelor necesare pentru o form mai flexibil de conducerea instalaiilor industriale. Bedford Associates, fondate de Richard Morley, aurealizat primul PLC n anul 1968, cunoscut cu denumirea Modular DigitalController, de la care compania MODICON i-a desemnat numele. De menionatc, AP s-au nscut ca urmare a solicitrii emise de General Motors (GM) ctrefurnizorii de sisteme de conducere industriale. GM se sturase cu nlocuirea irefacerea conexiunilor dulapurilor i panourilor complexe cu relee, ajustndu-lemereu s devin puin mai mari sau puin mai mici. n 1969 GM a fost primulcare a folosit un AP la nlocuirea logicei cu relee pe liniile sale de asamblare.

AP au ctigat o bun popularitate n sectoarele industriale din rile

dezvoltate economic i vor rmne probabil predominante pentru ceva timpncolo. n ara noastr, n msura n care se produce modernizarea tehnologiilor,AP sunt tot mai prezente. Toate acestea sunt datorit principalelor avantaje pecare le ofer AP:

- costuri reduse la conducerea sistemelor complexe;- flexibilitate i pot fi re-aplicabile la controlul altor sisteme, repede i

uor; - abiliti de calcul ce permit o conducere mai sofisticat; - fiabilitate nalt ce face ca AP s opereze muli ani fr defecte; - robustee fa de aciunea vibraiilor, temp eraturii i umiditii; - gabarit redus.

1.2. Clasificri ale AP .

Funcie de numrul total de I/O, piaa automatelo r programabile poate fisegmentat n 5 grupe:

- micro automate programabile;- mini automate programabile;- automate programabile medii;- automate programabile mari;- automate programabile foarte mari.


4/22

Micro APsunt utilizate n aplicaii de control a pn 32 de dispozitive deintrare i ieire. Acestea sunt urmate de categoria miniAP, car e controleaz dela 32 la 128 I/O. APe medii (64 la 1024 I/O), mari (512 la 4096 I/O) i foartemari (2048 la 8192 I/O) completeaz clasificarea.

Un alt criteriu de clasificare este cel al dimensiunii magistralei de date.Dup acest criteriu, APse clasif ic n:

- AP cu programare la nivel de bit, la care magistrala are capacitatea deun bit, iar prelucrarea se efectueaz asupra unor operanzi de un bit;

- AP cu prelucrare a informaiei la nivel de cuvnt, care efectueaz prelucrri logice i aritmetice asupra unor operanzi de n bii, unden 8.Magistrala de date e dimensionat corespunztor;

- AP mixte, care conin dou uniti aritmetico-logice ce pot lucra cuoperanzi de un bit sau de un cuvnt (n bii).

n sfrit, sub aspectulmodului de asamblare sau de configurare, AP sempart n:

- AP asamblate (care pot fi compacte sau modulare);- AP pe o singur plac de circuit, ncorpor ate n sisteme dedicate.Exemple de sisteme dedicate cu PLC:- sistem antifurt la automobile;- sistem de comand a geamurilor la automobile; - sistem de direcie la automobile; - maini de splat; - cuptoare cu microunde.


5/22

2. Structura i funcionarea unui automat programabil .

2.1. Structura unui automat programabil .

AP ndeplinesc sarcini de conducere proprii echipamentelor de comanddiscret a proceselor industriale, permind detectarea schimbrii valorilor unor semnale furnizate de elemente de tipul: butoane cu meninere, butoane cuautorevenire, comutatoare basculante, limitatoare de curs, etc. i prelucrareainformaiei furnizate de aceste elemente pe baza unui program nscris ntr -omemorie n vederea emiterii semnalelor de ieire care comand elemente detipul: contactoare, relee, electroventile, elemente de semnalizare, etc.

Modul de conectare la proces a unui AP cu prelucrarea informaiei lanivel de bit este ilustrat n figu ra 2.

Structura minimal este format din 3 uniti: - unitatea central de prelucrare logic a programului stocat n memoria

program;- modulele de intrare-ieire ce realizeaz cuplarea cu procesul condus; - consola de programare ce permite configurarea sistemului de conducere.

Fig. 2: Conectarea la proces a unui AP.


6/22

Unitatea central de prelucrare a informaiilor e compus dintr-un procesor logic, memoria program, memoria pentru stocarea temporar a datelor,modulele de temporizare/contorizare i din blocurile de multiplexare idemultiplexare a canalelor de intrare, respectiv ieire. Procesorul logic cecuprinde, circuite de prelucrare logic a informaiei, acumulatorul i bistabilede condiie, este realizat fie cu componente discrete, fie, de regul, cu ajutorulmicroprocesoarelor i opereaz operanzi pe un bit conform instruciunilor dinmemoria program.

Memoria program imemoria de date sunt realizate din memorii fixe detip PROM sau EPROM i din memorii cu acces aleator de tip RAM.

Modulele de temporizare/contorizare au la baz numrtoare programabile

sau circuite de tip monostabil i asigur temporizri de la valori de ordinulmilisecundelor pn la valori de ordinul orelor, sau contorizri/numrri deevenimente din proces.

Modulele de intrare/ieire realizeaz o adaptare cu izolare galvanic asemnalelor vehiculate de APe la canalele informaionale asociate procesuluicondus i sunt echipate, n general, cu elemente optoelectronice de vizualizare astrii acestor canale.

Modulele de intrare/ieire accept, respectiv genereaz, semnale de curentcontinuu sau curent alternativ standardizate n funcie de, nivelul de tensiune,curentul asociat fiecrui canal i de numrul de canale de intrare sau ieire. nstructura acestor module pot exista i circuite specializate ce permit schimbride formate de date, conversii serie- paralel, afiri alfa-numerice etc.

Modulele deintrare transform semnalele referitoare la starea procesuluicondus i comenzile operatorului n semnale logice (nivele TTL), filtreazaceste semnale i efectueaz, dac este cazul, conversii de tip serie-paralel sau

paralel-serie.Modulele de ieireconvertesc semnalele logice n nivele de tensiune

cuprinse, n general, ntre 24-220 V i efectueaz, la rndul lor, dac este cazul,conversie de tip serie-paralel.

Consola de programare are n structura sa o memorie de tip RAM n care e


7/22

memorat programul n faza de experimentare. Programul validat este apoitransferat n memoria program a automatului.

Structura cu componentele principale ale unui automat programabil cu prelucrare la nivel de cuvnteste ilustrat n figura 3. O astfel de str ucturcorespunde n general APde cel puincapacitate medie.

Fig. 3: Componentele principale ale unui automat programabil.

Unitatea central de procesareeste creierul unui PLC. Este unmicrocontroler de 8, 16 sau 32 bii. CPU controleaz comunicaiile, conexiuniledintre celelalte pri ale PLC, executarea programului, operaiile, operaiile cumemoria i controlul intrrilor i ieirilor. CPU realizeaz un mare numr deverificri ale funcionrii corecte a PLC. Orice eroare este semnalizat ntr -unanumit mod.

Memoria sistem, implementat actual cel mai adesea cu ajutorultehnologiei Flash, conine n principal sistemul de operare. Pe lng acestsistem de operare, conine de asemenea un program ntr -o form binartransformat din diagrama scar sau din alt limbaj de programare al automatului.


8/22

2.2. Principiul de funcionare a unui AP

Un modul de intrare convertete semnalele care vin din procesulcontrolat prin intermediul senzorilor si traductoarelor, n semnale care pot fi procesate dePLC n unitatea central (CPU). O sarcin invers este ndeplinit de modulul deieire care convertete semnalele din PLC n semnale adecvate pentrudispozitivelede execuie (actuatori) din proces.

Procesarea semnalelor n unitatea central este n acord cu cu programulstocat n memorie.

Automatul programabil functioneaza doar daca are o secventa deinstructiuni salvata in memorie. Aceasta secventa de instructiuni constituie programul. PLC-ul executa programul incepand de la prima linie pana la ultima

si apoi se reia acest ciclu. Ciclul se numeste scanare .n timpul operrii sale, UC (CPU) parcurge 3 procese: (1)citete sau

accept, datele de intrare de la dis pozitivele de intrare din proces prinintermediul interfeei de intrare; (2)execut , sau ndeplinete, programul deconducere stocat n memoria sistemului; i (3)scr ie , sau actualizeaz ieirile,respectiv dispozitivele de ieire prin intermediul interfeei de ieire.

Ciclul incepe prin citirea intrarilor si apoi executa programul. Se incheie

prin modificarea iesirilor. Inainte de a se incheia un ciclu de scanare, PLC -ulmai realizeaza sarcini interne, cum ar fi diagnoza. Un ciclu complet de scanarese numete timp de scanare i este de circa o milisecund.

Programul principal contine subrutine si intreruperi de program. Spreexemplu, daca dorim ca instalatia sa realizeze o anumita sarcina la pornire, putem folosi o subrutina. In treruperile de program sunt dictate de anumiteevenimente ce au loc la anumite momente.


9/22

3. Construcia i asamblarea A P.

Aa cum s-a menionat, dup modul de configurare PLC-urile pot fi pe o

singur plac de circuit, cnd sunt de regul ncorporate n sisteme dedicate sau,de cele mai multe ori, sunt configurate asamblat, n forma compact sau n ceamodular.

Toate componentele PLC sunt montate pe aceeai plac i cnd suntmontate ntr-un sistem automatul se monteaz simplu ntr -un panou sau dulap decomand. Sunt foarteieftine, uor de programat, mici, consum puin energie,dar au un numr mic de intrri i ieiri, fiind potrivite pentru aplicaii de controlrelativ simple.

n funcie de modul cum unitatea central este conectat la modulele deintrare i ieire, diferenierea automatelor asamblate poate fi fcutn PLCcompacte sau PLC modulare. PLC-urile modulare pot fi configurate individual.Modulele necesare pentru o aplicaie practic sunt alese dintre modulele intrare-ieire digitale i analogice, de exemplu pot include module analogice, pentru poziionare i comunicaie, fiind inserate ntr -un rack, unde moduleleindividuale sunt conectate prin intermediul unui sistem bus.

AP au multe forme i mrimi. Unele pot fi att de mici nct ncap ntr -un buzunar de cma, n timp ce altele de capacitate mare care controleaz sistemecomplexe necesit rack -uri. APe cele mai mici sunt proiectate cu un numr fixatde puncte I/O. Sistemele bazate pe rack-uri se numesc modulare deoarece rack-ul poate accepta multe tipuri diferite de module I/O, fiecare modul gliseazsimplu ntr-o fant a rack -ului pentru fixarea la conector.

Constructiv, componentele unui PLC modular, care fac ca acesta sfuncioneze, pot fi mprite n 3 pri principale:sursa de alimentare iansamblul rack; unitatea central (CPU);sistemul de intrri/iesiri

Sursa de alimentare i ansamblul rack . Rack-ul este componenta care pstreaz i susine laolalttoate celelalte componente ale PLC-ului. Asemeneaunei spinri umane, rack -ul are o plac dorsal cu conectori care permitecardurilor din modulele automatului s comunice cu CPU. Sursa de alimentare


10/22

conectat ntr -un slot al rack-ului furnizeaz tensiunile stabilizate pentrucelelalte module ce sunt conectate n rack.

Unitatea central (CPU) . Creierul ntregului PLC este modulul CPU. Deobicei, acest modul este dispus n slotul de lng sursa de alimentare.Fabricanii ofer diferite tipuri de CPU-uri, n funcie de complexitatea necesarsistemului. CPU const dintr -un microprocesor, memorie integrat i alte cicuiteintegrate pentru control logic, monitorizare i comunicaii. Unitatea central aren principal dou moduri de operare. n programming mode acesta acc ept logicade funcionare a procesului de la un PC. CPU este apoi plasat n run mode astfelc acesta execut programul i conduce procesul. ntruct un PLC este uncontroler dedicat, acesta va procesa un singur program reluat de mai multe ori.

Un ciclu complet este numit timp de scanare i include citirea intrrilor de laalte module, execut logica de funcionare a procesului pe baza acestor intrri iapoi actualizeaz ieirile.

Sistemul de intrri/ieiri . Sistemul I/O prevede conectarea fizic dintreechipamentul condus i PLC. Deschiderea uilor unui PLC dezvluie conectoriiterminali unde se conecteaz modulele i cardurile I/O.

Exist multe tipuri de carduri I/O care servesc la condiionarea semnalel or de intrare i ieire astfel nct CPU s le poat utiliza pentru logica nfunciune. Funcie de intrrile i ieirile aplicate din proces, rack -ul secompleteazu cu cardurile potrivite i apoi se face adresarea corect n programul unitii centrale.Componena general a unui sistem de interfa I/Odin APe moderne, n care intr o gam variat de blocuri i module analogice idigitale specializate.

Sistemul conine un numr de canale de intrare izolate galvanic prevzutecu convertoare A/D (analog-digitale), un microprocesor cu interfa de

comunicaie RS-232 i un numr de canale d eieire izolate avnd convertoareD/A (digital-analogice). Sistemul este alimentat n c.c. Domeniile intrrilor,configurabile prin hard, includ 0-5V, 0-10V, 5V, 10V, 4-20mA, 0-20mA, cti cele pentru termocuple i termorezistene. Ieirile sunt programabile prin softi includ domeniile de valori: 0-5V, 0-10V, 4-20mA, 0-20mA i 0-24mA.


11/22

4. Proiectarea sistemelor de conducere cu automate

programabile .

4.1. Alegerea, instalarea, punerea n funciune .

A. Studiu de fezabilitate.

Automatele programabile sunt echipamente destinate conducerii automatea proceselor industriale. Definirea corect i n totalitate a sarcinilor deconducere a unui proces industrial, descrierea exact a protocolului defuncionare a respectivului proces ce urmeaz a fi condus cu un AP, sunt cerinece trebuie realizate n totalitate. Astfel, erori sau lipsuri n aceast etap vor

cauza costuri suplimentare n etapele ulterioare. Proiectarea unui sistem deconducere este mai economic din punct de vedere al timpului i costului dacse specific de la nceput toate cerinele de conducere.

n cele mai multe cazuri este de dorit s se fac un studiu de fezabilitate pentru a analiza posibilitatea de execuie i realizare a sistemului de conducerecu un automat programabil. Un astfel de studiu presupune cteva domenii deinvestigare:

a). fezabiltate economic, nsemnnd evaluarea costurilor unei posibileinstalri i conduceri cu AP, dar i a beneficiilor ce pot rezulta folosind unsistem de conducere cu AP;

b). fezabilitate tehnic, unde procesul condus i echipamentul deconducere sunt studiate n raport cu funciile, performanele i constrngerilecare pot fi n legtur cu realizarea unui sistem acceptabil;

Domeniul (a), valoareai fezabilitatea economic, poate fi studiatcomplet doar dac sunt disponibile rezultatele domeniilor (b) i (c).

B. Alegerea automatului programabil.

n industria automatelor programabile, cu peste o sut de productori deAP, producnd peste o mie de modele individuale, se pune problema alegeriioptime a unui AP potrivit sarcinilor de conducere.

Astzi exist un domeniu foarte larg de AP i foarte muli productori


12/22

care adopt rapid noile dezvoltriale tehnologiei. Majoritate AP sunt similare nraport cu facilitile lor de control. Diferene semnificative pot fi gsite nlimbajele i metodele de programare, n suportul lor hardware.

Un potenial client de AP poate aborda direct productorii de APsau poate contacta firme specializate n integrarea de sisteme. De obicei acestefirme tind s lucreze cu AP de la unu sau doi productori. Informare a iasistena de la un productor pot varia considerabil n funcie de experienaanterioar a utilizatorului de AP.

Un tehnician sau un inginer specializat ntr-un domeniu electric sauelectronic tebuie s aib un minim de cunotine referitoare la factorii cheie cetrebuie luai n considerare la selectarea unui AP. Ar trebui cunoscute lucruri

precum, pre, service/ntreinere, flexibilitate i instruire.Trebuie luai n considerare muli ali factori n afara costului i

performanelor tehnice cnd alegem o marc sau un tip de AP. Costul i performanele tehnice sunt importante, dar n general costul unui sistemhardware este doar o parte din sistemul complet care include: hardware,software, proiectare, instruire i documentare, plus instalare i service.

Cnd se ia n considerare preul, intereseaz dou aspecte. n primul rndtrebuie determinat punctul de intersecie unde devine avantajos economic s fieutilizat un AP n locul altei soluii. Dac aplicaia nu este dificil de condus, ar putea fi luat n considerare soluia cu relee. Dar avnd n vedere costul destul demare al unor relee industriale de mare fiabilitate, dac aplicaia cere un numr de zece sau mai multe astfel de componente electromagnetice, se poate lua ndiscuie soluia cu AP. Al doilea aspect referitor la pre este cel legat decosturile totale. Cnd este instalat un AP de sine stttor, dar mai ales n reea,trebuie evaluat nudoar preul iniial al AP, ci i costurile de dup.

Al doilea factor ce trebuie luat n considerare cnd se achiziioneaz unAP este cel legat de service/ntreinere. Desigur este de dorit cel mai fiabil AP.Se pun ntrebrile: dac apar defeciuni, este echipat AP cu facilitatea de auto-diagnoz? i o dat problema descoperit, poate fi corectat la timp i cu efortminim? Cnd este nevoie de suportul vnztorului, va fi compania care a vndut


13/22

AP prompt cu componentele respective pentru a fi nlocuiterapid? Acetifactori trebuie considerai la alegerea AP.

Flexibilitatea i posibilitile de extensie sunt factori ce nu trebuieneglijai la alegerea unui AP. AP trebuie s permit extensii ulterioare necesare beneficiarului, ca de pild extinderea memoriei, a numrului de intrri i deieiri, a comunicaiei cu alte sisteme, a atarii de noi module etc. nc de lanceput trebuie analizat planul de viitor referitor la procesul ce trebuie condusde un AP, pentru a alege n consecin automatul programabil.

n final nu trebuie uitate aspecte referitoare la instruire i documentaieatunci cnd se ia decizia de la ce companioe se achiziioneaz AP.

Din punct de vedere tehnic, la alegerea automatului programabil trebuie

luate n considerare urmtoarele caracteristici:- numrul de intrri/ieiri; - tipul de intrri/ieiri;- mrimea memoriei;- viteza i puterea.SeciuneaI/O a unui AP trebuie s conin suficiente module pentru a

conecta toate semnalele i liniile de control pent ru proces. La acestemodule deI/O intereseaz, printre altele, nivelele de tensiune, numrul i tipulI/O per modul, tipul izolrii ntre AP i proces, posibilitatea de extensie a numrului deI/O.

n funcie de tipul AP, memoria sistemului poate fi implementat peaceeai plac cu CPU sau pe plci dedicate. Implementarea pe plci dedicate permite ca mrimea memoriei s poat fi extins la maximum, fr schimbri pe placa CPU. Mrimea memoriei este n mod normal legat de numrul deintrri/ieiri. Un alt factor care afecteaz mrimea memoriei cerute este

programul de conducere ce urmeaz a fi instalat. Mrimea exact a programuluinu poare fi definit pn software-ul nu a fost proiectat, instalat i testat. Totuise poate estima mrimea memoriei necesare pe baza complexitii medii a programului. De asemenea, n final, trebuie s existe un spaiu de memorieadiional pentru schimbri ulterioare n programul de conducere, pentru extensii


14/22

viitoare ale sistemului.Orice AP luat n considerare trebuie s furnizeze un set de instruciuni

adecvat pentru sarcina de conducere respectiv. Orice AP poate implementa uncontrol logic combinaional, secvenial .a. Diferenele ncep s apar n ariamanipulrii datelor, funciilor speciale i comunicaiilor. O caracteristicimportant a unitii centrale a unui AP este viteza de operare a acestuia.

C. Instalarea unui automat programabil Dup alegerea AP, a tipului i a modulelor componente, urmeaz

instalarea lui intr-un loc accesibil i care s permit: inserarea i nlocuireaunor module; conectarea consolei de programare. Carcasa metalic n care estemontat automatul trebuie s asigure siguran i protecie fa de o atmosfer

umed i coroziv, fa de cmpurile electrostatice, fa de aciunea unor persoane neautorizate. De asemenea, trebuie s asigure accesul uor din punctde vedere al depanrii.

4.1.2. Caracteristici metodologice.

AP pot fi considerate microcalculatoare specializate care funcioneaz ntimp real, adic asigur o limit maxim pentru durata procesului de achiziie,

prelucrare i redare a informaiei. Aproximativ 20% dintre calculatoarelefolosite n conducerea automat n timp real nu sunt de tip AP, principala lor deosebire constnd n caracteristicile software care permit o programare maielastic. Schema de funcionare const n n scanarea intrrilor, executareaalgoritmului de conducere, actualizarea ieirilor i realizarea operaiilor dentreinere. Proiectarea n aceast situaie este concentrat asupra algoritmuluide conducere, deoarece ciclurile de intrare, ieire i nteinere sunt ascunse.Celelalte tipuri de calculatoare folosite n conducerea automat, numite PACofer un acces mai profund la resursele harware alesistemului.

Se constat rolul important alI/ O i comunicrii prin magistraladeautomatizare i magistralele de camp. APe pot juca diferite roluri ntr-un sistemde domotic: interconectare direct I/E, interconectare I/E prin intermediulmagistralei de cmp sau gateway ntre magistrale. Proiectarea areurmtoarele


15/22

etape: identificarea procesului; stabilirea algoritmului de conducere i a performanelor necesare;programarea AP; configurarea AP. Standardul IEC61131 are seciunile:

-IEC 61131-1 - generaliti -IEC 61131-2 - testare-IEC 61131-3 - orogramare i tipuri de date -IEC 61131-4 - ghidul utilizatorului-IEC 61131-5 - comunicaii -IEC 61131-7 - conducerea Fuzzy.Important e standardul IEC 61131-3 care prevede modele de programare:- ladder diagram diagrama scar;

- function block schema bloc;- instruction list lista de instruciuni;- structured text text structurat;- secquential function chart harta secvenial a funciilor .

Fig. 4 Pentru programarea sistemelor de conducere distribuite cu AP s-a elaborat

standardul IEC 61499. n figura 4 se prezinta o schema tehnologica simpla pentru un sistem de conducere distribuit format dintr -un PC, un AP, un regulatorPID si un robinet de reglare, toate interactionnd prin intermediul uneimagistrale (BUS). Un exemplu de program pentru sistem de conducere distribuiteste cel din figura urmatoare:


16/22

Exist mai multe modaliti de proiectare a sistemelor cu AP. Pentru un

model al sistemului de conducere de tip grafcet seschieaz o metod de proiectare pe baza exemplului automatului care pornete un motor electric idup o rotaie a axului de acionare l oprete n poziia iniial

Primul pas n proiectarea unui sistem automat este alegerea soluiei de conducere automat. Se dorete o soluie simpl, care s controleze continuu poziia axului motorului. Motorul trebuie s porneasc la acionarea butonuluide pornire p i s se opreasc la acionarea contactuluia care indic terminareaunei rotaii. Algoritmul de conducere prezentat ia n considerare numaievenimente discrete logice.

Automatistul mpreun cu tehnologul elaboreaz schema tehnologic cu

aparatura de automatizare. Modul n care se realizeaz aceasta nu poate fialgoritmizat. Soluia aleas depinde de foarte muli factori: banii disponibili pentru instalaia de automatizare, aparatele de automatizare care pot fi procurate,fiabilitatea impus sistemului.

Schema tehnologic cu aparatura de automatizare prezint instalaia careurmeaz s fie condus automat, motorul electric mpreun cu traductorul de poziie i staia de comand cu numrul 1.

Traductorul de poziie este format din reductorul de turaie, cama, palpatorul i contactul(a) . La terminarea unei rotaii palpatorul acioneazcontactula care se nchide. Motorul se mai rotete puin i datorit formeicamei, palpatorul deschide contactul. n aceast poziie motorul trebuie s seopreasc. Traductorul trebuie ales dup caracteristicile tehnice necesare dincataloagele de specialitate sau trebuie proiectat i construit.


17/22

Staia de comand a poziiei motorului are la intrare contactelea i p , iar la ieire contactulk. Simbolul care o reprezint indic faptul c staia decomand se gsete n alt loc dect motorul electric. Distana dintre staie imotor poate ajunge la cteva sute de metri. Din punct de vedere fizic, staia decomand este un dulap, cutie sau tablou care conine diferite componente iaparate de automatizare. n mod curent staia de comand poate conine: alimentarea cu energie electric a instalaiei tehnologice;alimentarea instalaieide automatizare; atomatul programabil, regulatoarele sau microcalculatorul de proces; sistemul de semnalizare, de comutare n diferite regimuri de funcionare,de comunicare la distan.Staiile de comand trebuie proiectate i construitedin punct de vedere hardware (mecanic, electric i electronic) i software.

Caietul de sarcini. Exist 3 etape i 3 tranziii. Etapa A este activ iniialsi toate aciunile, exprimate prin expresii logice, iau valoarea0 ( fals).

Analiza comportamental . Tranziia 1, se declaneaz cnd se apas butonul de pornire i p=1. Devine activ etapa B i motorul pornete. Laterminarea unei rotaii contactul traductorului este acionat de palpator ia=1.

Tranziia2 se declaneaz i devine activ etapa C. Motorul se rotete ncontinuare. Rostul acestei etape este s memoreze c a aprut evenimentulspecific terminrii unei rotaii. Cama rotindu-se ncet. Expresialogic simplcare determin valoarea variabileib va fi atunci egalcu 1 (adevrat) itranziia 3se declaneaz. Exist deci un ciclu repetitiv care coincide cualgoritmul dorit pentru automatul sistemului.

Caietul de sarcini Grafcet poate fi implementat direct la unele APfolosind o interfa grafic. n funcie de editorul de program al AP folositgrafcetul poate fi convertit n alt limbaj de programare.

4.2.Programarea automatelor programabile

O caracteristico constituie simplitatea limbajului de programare.Programarea const dintr -o scriere direct a unor secvene de instruciuni sau deecuaii plecnd de la o diagram. Unele automate utilizeaz pentru programareun limbaj similar unei logici cablate, altele prefer limbaje simbolice de tip


18/22

boolean.Un AP poate fi reprogramat prin intermediul unui calculator , dar i

manual. Acest lucru nseamn c fiecare PLC poate fi programat de uncalculator, dac exist softul respectiv de programare. Se pot face verificri ale programelor pentru a se evita hazardul n halele de producie, existnd chiar reele de comunicaii care verific regulat programele din PLC-uri.

4.2.1. Programarea folosind diagrama scar .

E un limba j grafic bazat pe logica scara circuitelor electrice cu relee.Programarea AP a fost la nceput strict Booleean. Logica scar a releelor,reprezentat grafic prin schema sau diagrama scar, a fost gsit ca o exprimare

ideal a funciilor logice Booleene. Aceasta permite descrierea unor funcii alemainilor . Blocur ile funcionale au rezolvat aceast problem. Editorii de programLD au creat o bibliotec de blocuri funcionale speciale pentrutemporizatoare, numrtoare, matematic, transfer informaional i funcii decomplexitate crescut, asemenea conducerii automate PID.

Contactele. Elemente de programare care modeleaz contactele aparatelor electrice de comutaie. Fiecare intrare a unui modul de intrari este recunoscut de

catre unitatea centrala in cazul folosirii LD ca un contact. Adresele prin care putem face deosebirea intre diverse intrari pot fi notate cu I, E. Aceste contactesunt valori binare, putand fi deschise sau inchise, ele sunt grupate in octeti saucuvinte astfel ca pentru recunoasterea lor sunt folosite doua cifre. Primareprezinta numarul octetului iar cea de a doua numarul bitului din octet.

Prin aranjarea contactelor n serie sau n paralel pot fi realizate operaiilogice asupra strii semnalelor. Cele normal deschise sunt testate pentruvaloarea (1) a semnalului respectiv, iar cele nomal nchise pentru valoarea (0).La intrrile AP se conect dispozitive care au dou stri de funcionare: contactele auxiliare ale contactoarelor i releelor, contactele NI sau ND ale butoanelor de comand, limitatoarelor de curs, detectoarelor de mrimi fizice,elementelor de protecie, ieirile digitale ale unor aparate de msur;

Pe lng contactele obinuite, unii productori pun la dispoziia


19/22

programatorilor i alte elemente de programare: intrri cu memorie (latch),intrri active pe frontul cresctor, intrri active pe frontul descresctor.

Bobinele. Sunt elemente de programare care modeleaz funcionarea bobinelor contactoarelor i releelor electromagnetice. Ele pot fi asociateieirilor automatului dar i unor variabile interne modelnd astfel releeleauxiliare din cadrul schemelor electrice cu contacte.Fiecrei ieiri (i) seasociaz o singur bobin i unul sau mai multe contacte. La aceste ieiri pot ficonectate dispozitive care au dou stri de funcionare: bobinele contactoarelor sau releelor, elemente de semnalizare acustic sau luminoas,

Ca notaie, se utilizeaza litera Q. Ca i n cazul contactelor sunt folosite 2cifre pentru notarea unei anumite ieiri. nscrierea de litere sau simbolu ri indic

o funcionare adiional Timere (Relee de timp) Elementele cele mai utilizate dup contacte i bobine, n cazul

programrii folosind diagrama scar, sunt timerele. Temporizatoarele suntelemente de programare care modeleaz funcionarea releelor de timp i acontactelor temporizate.Sunt utilizate pentru a realiza aciuni ntrziate saucare dureaz un anumit interval de timp. Un timer este utilizat de pild pentru aschimba durata de comutare sau timpul ct un contact este nchis sau deschis.Timerele sunt localizate n memoria unitii centrale. Numrul acestora depindede tipul de unitate central. Tipurile de aplicaii care impun folsirea timerelor sunt destul de diverse i constau n necesitatea trecerii unui interval de timp pentru a fi schimbate anumite ieiri ale automatului.

Temporizatoarele utilizate n programele LD au o flexibilitate i ofuncionalitate mult mai mare dect temporizatoarele utilizate n schemeleelectrice.Temporizatoarele simple permit realizarea unei aciuni ntrziate cu

un anumit interval de timp ce poate fi programat. Temporizatoarele au cel puino intrare de iniializare, i o ieire. n unele variante, temporizatoarele sunt prevzute i cu o intrare de validare i nc o ieire care reprezint negata primei ieiri.

Numrtoare le. Au aceeasi functionare ca si numrtoarele integrate.


20/22

Controlul aplicatiilor care utilizeaza numaratoare poate fi realizat prinincrement pana la o anumita valoare dupa care cauzeaza aparitia unui evenimentsau provoaca aparitia evenimentului pana cand numaratorul atinge valoarea presetata.

Se precizeaz valoarea prestabilit, aceasta reprezentnd valoarea maxim pe care o va numra numrtorul dup care va activa ieirea. Un numrtor aremin 2 intrri, una de numrare i una de iniializare i o ieire.

Un numarator este setat sau resetat functie de semnalele prezente laintrarile sale. Frecventa de numarare depinde de timpul de procesare al programului. Numararea se poate face crescator prin aplicarea unui impuls peintrarea respectiva sau in sens descrescator pentru intrarea de count down.

5. Controlul unei macarale cu AP.

5.1. Descrierea procesului.

Aplicaia const n controlul unei macarale care trebuie s realizeze 2 cicluri de micare.

Fig. 5: Controlul functional al macaralei.


21/22

Iniial, macaraua se gsete n poziie de repaus 1. La apsarea butonului de pornire,macaraua pornete i se realizeaz ciclul 1, pn se ajunge n poziia de repaus 2, unde rmne pentru un anumit timp, dup care pornete ciclul 2; cnd ajunge n poziia de repaus 1, macarauase opreste. Un nou ciclu va ncepe dup reapsarea butonului de pornire. Elemente de execuie:2motoare cu 2 sensuri de rotaie. Elemente de comand i control: 4 limitatoare de curs i1 butonde pornire.

5.2. Automatizarea.

Var 1: Implementarea n mediul ISA Graf.

Prima soluie pentru controlul acestei macarale o reprezint unAP pentru care s-adezvoltat un proiect ce cuprinde un program principal secvenial. Variabile de intrare:

I1=limitator jos, I2=limitator sus, I3=limitator stnga, I3=limitator stnga si variabile de iesire:M1S=acionare motor 1 stnga, M1D=acionare motor 1 dreapta, M2S=acionare motor 2 sus,M2J=acionare motor 2 jos.

Fig. 6: Programul principal.


22/22

Var 2: Implementarea n limbajul Ladder Diagram. Pentru controlul macaralei n aceast variant s-a ales un automat programabil de tip

Bradley pentru care s-a dezvoltat o diagram Grafcet i un program de tipLadder Diagram.

Fig. 7: Grafcet Diagram.

Proiect SEEA

Documents

Transcript of Proiect SEEA