Structura AP

8/7/2019 Structura AP

1/61

Structura automatelor

programabile

(n lucru)


2/61

Introducere

Automatul programabil se poate prezenta sub form : monolitic un ansamblu de blocuri funcionale care sunt grupate n jurul unei

c i de comunicaie (magistral intern ). n acest caz, fiecare bloc poate fi realizat fizic sub forma unuimodul specific.Organizarea modular permite att o flexibilitate crescut nconfigurarea AP n funcie de necesit ile utilizatorului ct i odepanare i o ntreinere mai uoar .Un AP este un calculator industrial care a fost adaptat din punctde vedere al hardware-lui i al software-lui pentru a fi utilizat nanumite aplicaii specifice


3/61

Tipurile de AP

Tip Rack

Modulare

Tip MiniCompacte

Tip MicroTip Extensibil


4/61

Dimensiunile AP

AP Micro : < 32 I/OAP Mici: 32-128 I/OAP Medii: 128 -1024 I/OAP Mari: 1024 - 4096 I/O

AP Foarte Mari: 4096- 8192 I/O


5/61

Elementele componente ale AP

Unitatea central de prelucrareProgramatorul/Monitorul

Module de intrare/ie ireSertare i carcase

i opionalImprimantUnit i de stocare a informaiei


6/61

Elementele componente ale AP


7/61

Unitatea central de prelucrare

ConineProcesorul

MemoriaSursa de alimentare


8/61

Procesorul

Unul sau mai multe microprocesoare carerealizeaz :

calcule aritmetice i logice;Comunicaia i interaciunea dintre celelaltecomponente.


9/61

Memoria

Aceasta poate fi de mai multe tipuri:ROM

RAM


10/61

Memoria

ROM (read only memory) aceast memorie este utilizat pentrustocarea sistemului de operare al AP;RAM (random access memory) este mp r it n mai multe blocuriavnd fiecare o utilizare specific .Sunt pstrate: imaginile ie irilor i intr rilor AP, valorile prestabilite i actuale ale temporizatoarelor i contoarelor, zona de lucru a procesorului, zona de stocare a programului,

alte zone de memorie avnd destina ie special .Memoria RAM i pierde coninutul la ntreruperea sursei de alimentarede aceea, pentru men inerea programului i a datelor stocate naceasta, AP trebuie s aib prevzut o surs de alimentare auxiliar (baterie).


11/61

Sursa de alimentare

Realizeaz adaptarea i conversia tensiuniialternative n tensiune continu pentru

alimentarea diferitelor elemente ale AP.Poate furniza o tensiune pentru alimentareaelementelor conectate la intr ri i ie iri(senzori, elemente de execu ie etc)


12/61

Programatorul/Monitorul

Acesta este un dispozitiv care comunic cuelementele AP i care permite transferarea

programului de aplicaie n memoria AP,monitorizarea i vizualizarea funcion rii AP.Programatorul poate fi: un programator manual, un terminal industrial un calculator personal.


13/61

Module de intrare/ie ire.

Aceste module sunt dispozitive prin care APcomunic cu sistemul de ac ionare sau

instalaia pe care trebuie s le comande i cumediul exterior.


14/61

Sertare i carcase .

Aceste elemente permit montarea ntr-unansamblu unitar a elementelor AP.


15/61

Imprimant

Imprimantele sunt folosite pentru listareaprogramului de aplicaie dup care

funcioneaz AP i a altor mesaje iinformaii legate de sistemul comandat.


16/61

Unit i de stocare a informaiei

Sunt folosite ca dispozitive de stocare secundare pentru: programul de aplicaie din memoria AP alte date i informaii utile pentru salvarea acestora sau nc rcarea

lor pe/de pe suportul magnetic (band sau disc magnetic).Programele de aplica ii pot fi realizate i nregistrate pe suportmagnetic n laboratoare de dezvoltare a aplica iilor de baz pentru AP i apoi nc rcate n memoria AP aflate n sistemelede comand plasate n halele de produc ie.Versiunile mai vechi de AP erau dotate cu casetofoane.Versiunile recente utilizeaz unit i de disc flexibil sau unit i dedisc dur.


17/61

Modulele de intrare/ieire totul

sau nimic (digitale)

Semnalele sunt de tip logicValorile tipice sunt: 0 logic = 0 V 1 logic =

5 V cc12 V cc24 V cc48 V cc

12 V ca24 V ca120 V ca240 V ca


18/61

Modulele de intrare digitale

Permite unit ii centrale a AP s efectueze ocitire a st rii logice a traductoarelor sausenzorilor care i sunt asociai.Modulele au n general 4, 8, 16 sau 32 deintr ri.

Fiec rei intr ri i corespunde o cale careprelucreaz semnalul electric pentru aelabora o informaie binar , bitul de intrarecare este memorat.


19/61

Modulele de intrare digitaleSchema bloc a c ii de semnal pentru o intraredigital


20/61

Modulele de intrare digitaleAnsamblul de bii de intrare formeaz cuvntul de intrare .Periodic, procesorul automatului adreseaz (cite te modulul),coninutul cuvntului de intrare este astfel copiat n zona dedate ale automatului.

Fiecare cale este filtrat mpotriva paraziilor i a contactelor imperfecte i izolate electric pentru a m ri fiabilitatea isecuritatea sistemului (izolare galvanic ).

Un modul de intrare este definit n principal prin num rul deintr ri pe care le are i caracteristicile electrice acceptate(tensiune, tipul curentului etc.).


21/61

Structura i conectarea senzorilor (cu3 fire) la intr rile digitale tip NPN

Vcc senzor

Masasenzor

Maro

Negru

Albastru

APAP

+24 VAP

0V APMasaintern

Vccintern

In NPN

Structur NPNcu 3 fire

Structur NPNcu 3 fire


22/61

Structura i conectarea senzorilor (cu2 fire) la intr rile digitale tip NPN

Structur NPN 3fire

Structur NPN 3fire

Mas senzor

Negru

Albastru

APAP

+24 V AP

0V APMas intern

Vcc intern

In NPN


23/61

Structura i conectarea senzorilor (cu3 fire) la intr rile digitale tip PNP

Structur PNPcu 3 fire

Structur PNPcu 3 fire APAP

+24 VAP

In

PNP

0V APMas intern

Vcc senzor

Mas senzor

Maron

Negru

Albastru


24/61

Structura i conectarea senzorilor (cu2 fire) la intr rile digitale tip PNP

Vcc senzorMaron

Negru

APAP

+24 VAP

InPNP

0V AP Mas intern

Structur PNP 2 fireStructur PNP 2 fire


25/61

Module de num rare de mare vitez

Sunt module de intrare digitale care au de ndeplinit funcia denum rare a impulsurilor aplicate la intrarea modulului.Informaia transmis c tre memoria automatului, atunci cndAP va adresa acest modul, va fi num rul de impulsuri sosite de

la ultima adresare sau num rul total de impulsuri num rate dela iniializare.Sunt utilizate n general pentru num rarea impulsurilor cufrecven mare provenind de la senzori, encodere, saucontacte.Utilizarea modulelor de num rare de mare vitez uureaz munca programatorului deoarece el poate degreva unitateacentral a AP de astfel de funcii care consum din puterea itimpul de calcul al acesteia.


26/61

Modulele de ie ire digitale

Un modul de ie ire permite automatului programabils acioneze asupra elementelor de ac ionare.Realizeaz coresponden a: stare logic - semnal

electric.Periodic, procesorul adreseaz modulul de ie ire irealizeaz nscrierea biilor unui cuvnt de memoriepe c ile de ie ire ale modulului.Elementele de comuta ie ale modulului sunt electronice ( tranzistoare i triacuri ) electromecanice (contacte de relee interne modulului).


27/61


Ie irile cu tranzistoare sunt utilizate n cazulcomenzii dispozitivelor de c.c.Ie irile cu triacuri sunt folosite pentru comandadispozitivelor de c.a.Ie irile cu relee pot fi utilizate att pentru comandadispozitivelor de c.c. ct i a celor de c.a.Modulele care au num r mare de ie iri au avantajul c prin utilizarea lor se ocup mai puine locuripe magistrala automatului. au dezavantajul c nu pot furniza un curent mare de

comand pentru ie iri.


28/61


Schema bloc a c ii de semnal pentru o ie iredigital


29/61

Ie ire digital electromecanic

Electromecanic cu releu

R

C

APYx

Cx

250V 2A minim


30/61

Ie iri digitale de tip static

Static de c.a. Static de c.c.

AP

C

Opto-Tranzistor Bipolair NPN / PNP

AP

C

Opto-Triac/tiristor

YxYx

CxCx


31/61

Modulele de intrare/ie ire analogice

Avnd n vedere c AP sunt dispozitivenumerice, modulele analogice trebuie s realizeze o coresponden ntre m rimi

analogice (curen i sau tensiuni) i valorinumerice.Rezolu ia (cea mai mic valoare de curent sautensiune) este dat de num rul de bi i utiliza ipentru codificarea numeric .O alt caracteristic a unui astfel de modul esteviteza de conversie .


32/61

Modulele de intrare analogice

Exist dou tipuri de module de intrareanalogice: intr

ri analogice care realizeaz

detectarea

dep irii unui prag de tensiune sau curent, intr ri analogice de msur .


33/61

Modulele de intrare analogice cudetec ie de prag

Schema bloc a c ii de semnal pentru o intrare analogic cudetec ie de prag


34/61

Modulele de intrare analogice dem sur

Modulele sunt prevzute cu circuite de conversie analog numeric (A/N).Modulele de intrare analogice de msur de tensiune pot fi unipolare (primesc la intrare numai tensiuni pozitive n general 0 10V) bipolare (primesc la intrare tensiuni negative i pozitive n general -

10 +10V).Modulele de curent sunt unipolare i primesc la intrare cureni ngeneral n gama 4 20mA.Exist posibilitatea regl rii atenu rii sau amplific rii semnalului deintrare ceea ce permite m rirea domeniului de msur .Un astfel de modul poate sau nu s efectueze o serie de opera iuni deliniarizare a semnalului de intrare nainte de a fi scris cuvntul deintrare n memorie.


35/61

Modulele de intrare analogice dem sur

Schema bloc a c ii de semnal pentru o intrare analogic demsur


36/61

Modulele de ie ire analogice

Fiecare ie ire este imaginea analogic a valorilor numerice codificate pe un grup de bii (8 sau 12)definit de program.

Modulele analogice de ie ire permit conectarea APla elemente de preac ionare (variatoare de putere,variatoare de vitez ,...) pentru a realiza funcii de

comand i de reglare.Fiecare ie ire este definit prin natura semnaluluifurnizat i prin limitele sale (0-10V, 4-20 mA).


37/61


38/61

Module de intrare/ie ire la distan

Folosite n cazul n care instalaia comandat prin intermediul APeste format din mai multe echipamente care sunt amplasate nlocuri diferite aflate la o anumit distan unul fa de cel lalt ifa de AP.

Caracteristici: calea prin care este transmis informaia distana de la care se realizeaz aceast transmisie.Transmisia informaiei se face prin intermediul unei leg turi prin: cablu torsadat (distane de sute de metri) cablu cu fibre optice (distane de kilometri)Utilizate datorit imunit ii crescute la perturbaii.


39/61

Modulele de comunicare

Cea mai utilizat leg tur pentru dialog ntreAP i elementele periferice (terminale deprogramare sau exploatare, imprimante, ...),este cea serie.Acest mod de comunicare permite schimbulde caractere compuse din bi i transmi i unuldup altul pe linia de comunicare.Viteza de transmisie se exprim n bii pesecund (bauds).


40/61

Module de comunicare cu server

Aceste module sunt utilizate pentru a permite AP s realizeze ocomunicaie bidirecional cu un server care poate fi un PC sauun alt AP.

n general, comunicarea de la server la AP prin intermediulacestor module este folosit pentru programarea AP.Pot fi modificai anumii parametri n program sau chiar ntregulprogram existent n memoria AP.

n sens invers, AP poate s transmit serverului o serie deinformaii care pot fi folosite de acesta pentru a determinadurata unor procese, ncheierea anumitor etape, apari ia unor situaii de funcionare necorespunz toare.De obicei aceste module permit comunicarea AP cu serverulprin intermediul unei leg turi seriale de tip RS232.


41/61

Module de comunicare de la egal la egal(peer-to-peer)

Modulele de la egal la egal sunt utilizatepentru a permite comunicare AP ntre ele.

Informaiile pe care acestea le schimb ntreele sunt utilizate pentru obinerea uneifuncion ri n care AP s coopereze n

vederea ndeplinirii unor sarcini.


42/61

Module de comunicare ASCII

Au capacitatea de a recep iona i a transmiteinformaia codificat folosind fi iere n codASCII.Avantajul acestor module este faptul c pot fifolosite pentru a realiza interfaa dintre AP i

alte echipamente care recunosc informa ia ncod ASCII cum ar fi imprimantele sauterminalele de dialog cu utilizatorul.


43/61

Module pentru controlul poziiei

Aceste module sunt utilizate n cadrulaplicaiilor care necesit poziionareaspa ial a unor elemente componente prinintermediul unor elemente de acionare.Modulele pot fi utilizate pentru controlul

poziiei n sisteme n bucl deschis bucl nchis .


44/61

Module de poziionare n bucl deschis

n aceast categorie intr modulele de control apoziiei bazate pe utilizarea motoarelor pas cu pas(MPP).Asigur o serie de func ii, n special de accelerare i

ncetinireEste mult uurat comanda MPP cu ajutorul AP naplicaii ce implic poziionarea precis n dou sautrei axe.Alte funcii: poziionare a sistemului ntr-o poziie iniial protecie a sistemului prin limitarea cursei anumitor elemente

mobile.


45/61


46/61

Module video

Folosite n special n aplicaiile care necesit realizarea unor opera ii de inspecie n cadrulprocesului de fabricaie.Se poate face un reglaj automat al procesuluipentru eliminarea pieselor fabricate

necorespunz tor.


47/61

Module cititoare pentru codurile de bare

Utilizarea codurilor de bare pentru identificareaautomat a devenit o practic curent n cadrulliniilor de asamblare automat .Folosite pentru a codifica informaia referitoare ladiverse etape ale procesului de produc ie/asamblarepentru a urm ri traseul i evoluia anumitor produse

n cadrul fluxului tehnologic.Permite inerea evidenei exacte a stocurilor existente i a celor care sunt n curs de a fi finalizate.

mbogesc capacitatea unui AP cu func ii ce permitcitirea informaiilor astfel codificate pentru a fi ulterior folosite n comanda instala

iei.


48/61

Module pentru reglajul automat

AP pot fi utilizate n acest scop n cazul n care nu se urm re teaplicarea unor algoritmi de reglare de complexitate ridicat .Variante: utilizarea unor module de prelucrare speciale; utilizarea modulelor de intrare/ie ire obinuite i materializareaprin program a algoritmilor de reglaj.Cele mai utilizate module pentru reglajul automat sunt cele careimplementeaz algoritmii de tip PID.

Ajustarea sistemului se realizeaz prin reglareapoteniometrelor care stabilesc parametrii buclelor de reaciepropor ional , diferenial i integral .


49/61

Reglaj automat materializat prinprogram

n cazul n care bucla de reglare este materializat prinprogram, ajustarea sistemului se realizeaz prin modificareaunor parametri din program. n acest caz pentru intr ri seutilizeaz module de intrare analogice obinuite n timp ce

pentru ie iri se pot utiliza module de intrare analogice saudigitale.Exist module prin care se materializeaz ali algoritmi dereglare automat cum ar fi module pentru controlul folosindreac ia pozitiv sau folosind logica fuzzy.Ca i n cazul regl rii PID, ca urmare a cre terii puterii de calcula unit ii centrale, ace ti algoritmi pot fi materializai prinprogramul automatului programabil.


50/61

Dispozitive de intrare/ieire pentru

interfaa om-ma in

Funcii: (principal ) cea de programare a AP. monitorizarea funcion rii AP, verificarea programului nscris n memoria AP depanarea circuitului

Prin intermediul acestor terminale, operatorul uman poate introducesau modifica programul unui AP la locul n care acesta se afl , f r amai fi nevoie de alte dispozitive sau aparate ajut toare.Prin cuplarea terminalului, comportarea AP poate fi examinat ntimpul funcion rii.Informaiile necesare operatorului sunt afiate prin intermediul unuiecran cu: tub catodic cu cristale lichide.


51/61

Dispozitive de intrare/ieire pentru

interfaa om-ma in

Dimensiunile acestora pot varia de la cteva linii de caracterepn la un ecran. n primul caz, dispozitivul de afiare va fi mai ieftin ns nu vapermite dect afiarea unei por iuni mici din programul AP i un

num r restrns de informaii legate de starea AP.Informaiile c tre AP sunt introduse de c tre operatorul umanprin intermediul: unor butoane,

a tastaturii, a ecranelor sensibile la atingere, cititoarelor de coduri de bare.


52/61

Terminale simple

Dispozitive simple care au de cele mai multe ori doar unmonitor i o tastatur .Sunt dotate cu inteligen , ntreaga funcionalitate privindcomunicarea dintre om i ma in este nglobat n AP.Afi

eaz

informa

ia transmis

de AP

i permit introducerea

i

transmiterea informaiei de la utilizator la AP.Transmiterea informaiei prin intermediul acestor terminale serealizeaz n format ASCII.Avantaj: pre de cost redus, terminalul poate fi utilizat cu ogam larg de AP.Dezavantaj: nu permit nc rcarea unui program sau modificareaacestuia n memoria AP.Utilizarea lor devine din ce n ce mai redus .


53/61

Terminale industriale dedicate

Au ncorporat o anumit inteligen care le permite s ndeplineasc o parte mai mic sau mai mare din funciile amintite mai sus.

O serie de terminale permit scrierea direct a programului n memoriaAP.

O alt categorie de terminale sunt dotate cu memorie proprie astfel nct programul poate fi scris n aceast memorie dup care el estetransferat n memoria AP.

Mare parte din aceste dispozitive permit utilizatorului s depaneze

programul scris chiar n timpul funcion rii acestuia.Pot fi introduse valori pentru intr rile sau pentru ie irile automatuluiastfel nct s se poat urm ri funcionarea acestuia n diverse situa ii.


54/61

Terminale industriale dedicate


55/61

Programatoare de mn

Sunt utilizate n general pentru programarea AP de dimensiuni mici.Cuplate la AP, ele pot afia informaii privind: starea AP, starea intr rilori starea ie irilor, valorile diferitelor variabile interne, valoarea curent i cea prestabilit a num r toarelor valoarea curent i cea prestabilit a temporizatoarelor.

Programatoarele de mn pot fi folosite pentru depanarea AP prinmonitorizarea funcion rii acestuia i prin modificarea intr rilor, ie irilor sau aliparametri ai programului.

Avantaje: dimensiunile mici care le fac portabile.Dezavantaje: au nglobat inteligen redus , dimensiunea mic a ecranului deafiare (la un moment dat nu poate fi vizualizat dect o mic parte aprogramului din memoria calculatorului).


56/61

Programatoare de mn


57/61

Calculatoare personale

Datorit cre terii num rului de calculatoare personaledisponibile, acestea au devenit n ultimul timp unul dintre celemai folosite dispozitive de interfa om ma in .Avantajele: permit programarea oric rui tip de AP cu condi ia s avem pachetul

de programe corespunz tor; n cazul n care calculatorul personal este de tip portabil, acestapermite programarea i depanarea AP n locul de func ionare;

asigur o suprafa de afi are a informa iei mare att alb-negru ct icolor;

permit p strarea unor copii ale programului i realizarea de verific riperiodice pentru a vedea dac programul n memoria AP nu s-amodificat datorit unor semnale perturbatoare;


58/61

Calculatoare personale (avantaje)

permit documentarea programelor prin ad ugarea decomentarii la liniile de program permit imprimarea documenta iei la o imprimant ; permit simularea func ion rii AP n vederea depan rii

programului ce urmeaz a fi nc rcat n memoriaacestuia;

asigur accesul la o gam larg de dispozitive isuporturi de stocare a informa iei;

permit utilizarea unor nume simbolice pentru intr ri,ie iri, variabile interne, temporizatoare sau num r toareu urnd astfel n elegerea programului AP;

permit realizarea unor pachete de programe care s ofere informa ii bogate legate de starea de func ionare aAP utile n procesul de depanare a acestuia.


59/61

Calculatoare personale


60/61

Alegerea unui AP

CriteriuNum rul de intr ri i ie iri logiceMemoriaNum rul de module speciale deI/OPosibilit ile de extindereTimpul de scanarePosibilit i de comunicaiePachetele de programe softwareSuport tehnicPreul


61/61

Exemplu de foaie de catalog

Structura AP

Documents

Transcript of Structura AP