Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
1
Automatizarea������������Prof. dr. ing. Sorin Larionescu
1. Introducere în ingineria sistemelor automate..................................31.1. Sistem cu regulator manual. .............................................................................3
1.1.1. ������������ ��� .....................................................................................31.1.2. Schema bloc ..................................................................................................41.1.3. ���� ��������������������������������� ������������.......................5
1.2. ������������������������ �������� ............................................................51.2.1. Schema te��� ������������������������� ����� ....................................61.2.2. Schema bloc. .................................................................................................71.2.3. ������������������������� ��� ......................................................................71.2.4. Algoritmul automatului.................................................................................81.2.5. � ������������ �� ���������� �.............................................................81.2.6. Structura sistemului automat......................................................................121.2.7. ���������������� ������ .........................................................................121.2.8. ����� ���� � �� � ������������ �..................................................................131.2.9. Tehnologia de realizare a automatului. .....................................................131.2.10.����� ���� ����������� ��� .....................................................................131.2.11.��� ��������� ��� ����� ������� � .............................................................141.2.12.Semnalizarea...............................................................................................141.2.13.Rolul operatorului. .....................................................................................14
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
2
1.3. Sistem cu automat programabil logic - APL. ................................................141.3.1. ������������ ��� ...................................................................................141.3.2. ������������������������� ��� ....................................................................151.3.3. Programul...................................................................................................16
1.4. ���������������������������������� ............................................................171.4.1. ������������ ������������������������� ����� ..................................171.4.2. Schema bloc ................................................................................................171.4.3. ���������� ��� ........................................................................................181.4.4. �������� !��������� !�� .........................................................................191.4.5. ���� �����" �� � ���#�$�� ......................................................................19
1.5. ���������������������������������.............................................................191.5.1. ���� ���������� ���#���.......................................................................201.5.2. ��������������� �� ������������������ � ........................................201.5.3. ������������ ������������������������� ����� ..................................211.5.4. Schema bloc. ...............................................................................................211.5.5. ����������������� ���������� � � ���........................................................221.5.6. ��� �������� �� ��� ���� �������� ��� ...................................................221.5.7. ��������� � � ���%���� ������ ��� .......................................................231.5.8. ������� � � ����%���� ������ ���.........................................................231.5.9. Exemplu numeric. .......................................................................................241.5.10.���" � ������� ��"�������� ...........................................................................241.5.11.&������������ �� ������������������ � ..............................................24
1.6. Sistem cu regulator direct. ..............................................................................261.7. Sistem cu regulator propor���������������������������� ..........................27
1.7.1. Algoritmul PI. .............................................................................................271.7.2. Algoritmul PD.............................................................................................291.7.3. Algoritmul PID. ..........................................................................................29
1.8. Sistem cu calculator. ........................................................................................311.8.1. �����������������!������'����� ���� ���� � � ��������.......................321.8.2. �����������(����� ��� .............................................................................331.8.3. ������������� ������������� ..................................................................341.8.4. ���������������������� !�� ...................................................................351.8.5. �� ���������� �������������������..........................................................351.8.6. � �������������� ������ ����������������� �� �� ��������������!�������� alarmare la incendiu..............................................................................................351.8.7. � ������������ ����� ��� �� ��� "� �� .........................................................35
1.9. Concluzii............................................................................................................361.10. Bibliografie....................................................................................................37
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
3
1. Introducere în ingineria sistemelor automate������� �� sistem �� ���� ����������� �� ����� ������" ����'� ��� � � ���
�� ��������%� ������ �������������� ������ �� ������� ����� ��� ������ �������
������� ����� �� ������� �� � ������� �� ������� ������� ���� �� ����� ��
��������� ������� ������ ������� ��� ������� ������ ������� �������� �������� ���
���� �������� �� ��� ������ �� ����������1� �������� �� �������� ��������� �� ����
sistemele automate2� ���� �� ��� �������� �� ������� ��� ������������ ���
���������� ������� !� ��������� ��� ������� �� ���� ����������� ����� �� �������
�������� �� �"���� ����� ���� ��� ��������� ��������� �� ������������ ��������
����� ������� ������� ���� �� ����� ��� ����� �� ����� ���������� � ������� �������
� ���������� ��������� �������� �� ��������� �� ��������� ������ �� �������� ������ ��
����������� !� ���������� ������� ��� ������ ��� �� ������� ��������� ��������3 ��
vom rezolva principalele probleme referitoare la ele: analiza, sinteza, testarea,����������� ������������ �� ����������
1.1. Sistem cu regulator manual.
#��� ��� ������ ������� �� �������� �������� ������ ����� �� ��������
�������� $�� ������� �� �%����� ������ �� ����� �������� �������� ��� ������
principalele concepte folosite la sistemele automate: ������������ ���������������
��������� ����'��������"���� ����� ����������������
1.1.1. ������������ ���
� ��������� �� ������ �� �������� � ���� ����&�� ������ �������
Reprezentarea obiectelor componente se face cu ajutorul unui desen simplificat numit���� ���������, ca în Fig. 1.1� !� ����� ��� ���������� ���� ������� ��� ��� ������������ �������' ����� (� �������� �������� �� �������� )� ��������� *� ����
+, �� ����� � ���������� ��������� , �� ��������� �� ���������� �� ��������� $, ��
$-� .�� ������� �� ������ ������� ������ ���� într-un anumit scop' ��������
apei calde.
1 ������� �� sistem ���� ��������� ������ ���� ��� ���� � ����� ������� �� �%������ ������� ��� �������� %���� ������ ������������ ��� ������ ����� %���� ����Termenul sistem de transport nu are���� �����������2 ������������ ���������3 #����������� �� ������� ���
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
4
Fig. 1.1������������� ������ ������� �) ������ � *����%���� �������� ����+����
�� ���������� �%���� ������ �� ����� ������ �������' ���������� ������� ��������
�� ��������� ��� ������� ����� �� ��������� ����������� �� �������� ������� ��������
mai simple decât cel din Fig. 1.1. De exemplu, sistemul termic poate cuprinde numai��� �������' �������� �� ��������� ��������� �� ��������
1.1.2. Schema bloc
���������� ��� Fig. 1.1 ���� ������� ������� /������� ������ ��������� ��� ������� 0 �� ���� �� ���������� ������� �� �������� , �� �������� $, ����� �
������ ������� ������ ��� ������� �� ����� �� ��������� ����������� ����� ����������
din Fig. 1.1 �� ���� �������� � ������ �� ��� �� �� ��������� �� sistem de conducere������� sub forma unei scheme bloc ca în Fig. 1.2. Sistemul are în cazul acesta o������ ���������� �������� ����� 1����� ���� � ����� �����1 care ascunde���������� ��� Fig. 1.1�� ���� �� �������� ����� ������� �� ������� ����������� ������ ����� �������� �� ������ ����� ������������ ����� � ������ �����2 atunci se����� ������ � ������ ���� ����� �������� �� �������� � ��������� ��������� �� Fig.1.3� � ������ �� ������� �� ������ �� ���� ����� �� ������� �������� �� ������������� �� ������� ����� ������������ ���������� ��� Fig. 1.1� ����� ������������������������ ���� ��������� �� Fig. 1.4.
1 Black box.2 �� �������� ������ ����� ������������ ������ ������ �� �%����� ������� � ������������ �����
������ ����� �� ��������� �� �� ����� ������� 0�
V2
E
S1
V1P
m
R
z
i
y
M 1
32
10
w
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
5
Fig. 1.2��������"������ ������� ������������������������� ������ ����
%���� ���
1.1.3. ���� ��������������������������������� ������������
#�������� ������� � ����������� ��� Fig. 1.4 �� ���� �� ����� ������/������� ������ �� ���� +, ������� ������� 0 �� ������� ����� 2�������3 �
2������� ������3 �� + 2������� ��%���3 � ��������� �� ������ (���� �������� ���
Fig. 1.4 �� ������ 045� �4,� �� +45� /������� ���� �"���� ��������� ������ �� ��
������� �� ���������� �������� �%����� �"���� �������� !� ������� ��������� ���������
���������� ���� ��������' ���� ������� ���� ��� ��� ���"� ������� ��%�� +
������� �������� $, �� ���� ������� ���� ��� ��� ���"� ������� ����� � ��������
robinetul V1. Robinetul V1 este normal închis. Deschiderea lui se face cu ajutorul���������������� , ��� ��������� ����������� 61� 1����� ���� �������� ������
regulile din Lista 1.1� 1����� ����� �� ���� �� �������� ������ (y>m), (y>M) ��264��������3� care pot lua valoarea ������� sau Fals. Asupra acestor variabile logice�� ������ ��������� �!�"#!���������
Fig. 1.3��������"������ ������� ��������������������� !����� �� � ������ ����
%���� ���
1.2. ������������������������� ��������
/�������� ��������� �� �������� ��� Fig. 1.4 ���� �� ������ ���������'1) +������ ����������
1 Regulator manual.
Bloc(cut ie neagra)
m
i
y
z
Procesm y
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
2) Realizarea algoritmului de conducere,3) .%������ ���������
Lista 1.1����� ���������������������������
a
d�
1
� ������ ��� ����� �������'
)����� ,' ���� 2y>Max)=�������, atunci (64��������34Fals, ����� �� ���� ������ �������� $,�
Regula 2: Daca (y>min)=Fals, atunci (64��������34�������!������ �� deschide robinetul V1.Regula 3: Daca (y>min) ��"#(y>Max)=Adev�rat , atunci se repet� �������� ���������� (���� � ����� ���� ������� �� ���������de ������ ���� ������� ��������� ������ 264��������3 �� ���� �� ���� ��� �
���� ������ ������� �� ��������� ��� �������� � ���������� $,�
6
1.2.1. ������������ ������������������������� �����
7����� ����� ������ ������� ����� �� �%������� �� ����� ���������� �� ���� ��
parat numit:1) Traductor,2) Automat,3) .������ �� �%�������1������� ���� ��������� �� ������ ����������� �� ������� �� �����������
in Fig. 1.5 ��� ���� ��� ����� ��������� �� �� , �� 5� 8���� ������� ����� ������������� ������� �������� ��������� ��� ���� ���� ��� �� ���� �����1. Prima
Fig. 1.4������������� ������ ������� ������������������������� !����� �
STAS 6755-81.
V2
Pm
y
M 1
S1
k
32
10
m in
Max
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
7
����� ���� 9 �� ������ ������ �� ����� �������� ���� ��������� ��������� ��������� 2��
������� level)1� 1 ���� �� � ���� ����� ������ ���������� ���������� 1������ , ��
����� 8 ��� ������ ������� �� ��������� �� ��������� ������� - �� ����� :� ����� ���� �
������ �� ������� �� �������� �� ���� �� ����� 1 ����� ���������� �� ����������� ��
������� 5 ���� �� ������� �� �%������ ������� �� ����� * �� ������� � ����2.#������ �� � ����� ��������� ������ ������ ������� �� ����� �� �������� ��
�%����� ��� �� ������ 5� �� ������� ��� ����� ��������� ���������� ������
������� �� ����������� ��� ���� ��������� �� ����� �� ������ ,� Fig. 1.5� ������������� ������� �� ��� ���� ������� �������� , �� - ����� �� ���� ���������� ���� ,;;;
metri.
1.2.2. Schema bloc.
/ ���� ���� �� �������� � ���������� ������� ��� Fig. 1.5 este schema blocdin Fig. 1.7� ���� �������� ��� ������ ����������� ��������� ��� ���� �� ������������� ������ ��������� ����������� ������������� ��� ������ ���� ����������
����� �������� �� ������� ���������� �� �%������ ������������� 5 �� ��������������
, ��� ������ ����������� ���� ��������� ��� ���� ���� ����� ���� �� Fig. 1.7:��������� �� �%������� /������� ��� ������ ���� �������� ������� ����������
�������� ����� ������� ����� ����� ������� ��%�� �� ������� ������
1.2.3. ������������������������� ���
�������� ���������� ������ �� ��������� ��������� - ��� Fig. 1.5� / �������������� � ���������� ���� ������ ���������� �������� �� �������� �� ����� /
������� ������������ ���� ��������� �� Fig. 1.6� ����� �� ���� ���� ����3 culcateîn care “treptele” �������� ������� ��������� �� ��������� ���� ����� �� ����������� �������� ��������� �� �%����� �� �������� ,; �� ������� ������ ������� : ��
��������� ����� ������ �� ������� �� �������� � ������� �������� ��� ������
���������� ���� �� ������ �� ���� �������� ����� ��������� ���� ������ �� �������� -;
iar altul în circuitul 304. In circuitul 30 al schemei apare contactorul K1. Acesta este un���� �� ����� �� �� �� ���������� � ��������� ������� �� ������� ������ ���"� ������
1 1��� ����� ������� ������������ ���� ���������' <�������� .��������� ��������� 7������� =�
�������� �������� :����� ��� ������ 9������� +����������� /������������� �� ������� (���������
>����������� ������� ��� ��������� 8����������� ?�������� ��� ����� *���������2 1��� ������������ ��� ������ ��� ������� � ���� ��� ������ ���������� ��������� ����' 1������� #�
������ .�������� ���� �� ������������ ���������� 9������ ������ ������������� �� ������� )����������� *�������� �� �%�������3 Ladder ���@�6� �� ��������4 ������� ������ ��������� �������� ���������� ������� �� �.# ,;A-�, 2�������� ,BA-3� 81
C;C;�CD �� ��������� �� �������� � ������������ �� ������������
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
8
�� ���� � ������ ��������� �� ��� ����� ��������� ���������������� , ��� ��������
D;� ���������� ������� ��������� ���� ������ �� ����� =, ��� �������� E;�
Fig. 1.5������������� ������������������������� ��������� ������� ����������
����������� ���������������������� !����� �
1.2.4. Algoritmul automatului.
!� ���� �������� ������� � ���� ������ ������� ������ �� �� ������ ���������
�� ��������� .%���� ����� ����� �� ��� ����� �� ������� � ����������� ��� ������
������� �� ����� �� ���� ��� ����� �� �"���� ������� �� ������� �������� !� �����
�� ����� ��������� �������� �� Lista 1.1 ����� ��������� ������� �� ������� �� ����������� �������� ���� �� ��� ������� ���!�� ��� " �� � ��1, sau prescurtat tip2P� (������ ������� ������� ���������� �������� �� ������� ����� �� ���� �������2:������ ��� ������ #���������� ������ ��� ������� ���������� �������� ���� ������
������� ������ ���"� ������� �� �� ������� ���� �������� min �� Max.
1.2.5. � ������������ �� ���������� �
�������� ����������� ���������� ������� ����� �� ������ �� ����� ������ �����
��� ���������' �� �&����� ��������� � �������� �� ��������� ��� ��� �������
�� �&����� ���� ������� ��������� �� ����������3� F����� ������� ���� �������
������������ �� ��������� � ���������� �� �������� �� ����� � �%���������� �������
������ �� ������� ����� �������� ������� ������ �� Fig. 1.5 �� Fig. 1.6. ������� ������� �� �������� ��"�� �������� �������� ���� ����� �������
���� ��� �� ����� ���������� �� ���� ���������� �� ������ ���������
1 +�� �%��� ������������ �� ��������� �� ������ -� 4 Max-min.2 ����3 ��� ������ ������� ������ �� ��� ���� ����� �� ����� ��������� �������� ��� ���������� ������� ��
���������� !� ������ ����� �������� ���� ������ �� �&����� ��������� �� ������ ��� � �������� ��
simulare pe calculator.
V2
P
m
S1
LKA2
yLT1
Max
min
V1
a
b
LZ3
k
k1
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
9
� ����������� ���������� �� ������ ��������� (���� ( ������� �� ����������
��������� �� ��������� �� �%������ ���� �� ����������
8�������� ������ ������� �� ������ .� �� ��� �������� ������� �� �������
��� �� ������� +�%� Fig. 1.5� !� �������� �� ��� ��� ������ ��������� ��� ���� ������� ���� ������ �� ������ ���������1 ��� ���������� ��������� �� 1��������������� �"�� ��� ������ ��������� +�% �� ���������� ��������� ��
!� �������� �%������� �� ��������� �������� ����� ���� � ������ ������� 0 ����
��� ��� ���"� � �� ���� �� ������� � ��� � �� ���� ���������
1�������� ������� ��������� � �� � ��� ���� �� �������� �� �� ������� ��
������� �� ������ � ������� ����������� �� �%������� !� �������� �������� ���� ��
������� �� ���� �������� �� �� ������ ��� Fig. 1.6 �� ����� ��� ����� �������� �� ��borna +-D$ � ��������� �� ��������� ������ �� ����� ��� �������� ,; ���������������� �� ����� ������� �� ���� ��������2� )����� : ��� ���������� ����� �������������� �������� ������ �������� �� ��������� �� ���������� -;� 5; �� E;�
#��������� :, ���������� �� ����� =, �� ������ ��������"�� �������
���������� #�������� ��� :, ��� �������� D; �� ����������� ���� ����� ����� �������
�� ������� �� �������������� , ���� �� ��������� �������"�� �������� $,�
)������� ������ �� �� ����� �� ������� ������ 9� �� ������ ��� ��� ������
electrodul min al traductorului, deci y>min, �� ��������� � ���� ��������� 7���� �����
închis contactul a se deschide.
1 )������� ���� �������� ������ �� �������� �� ������� ���������� �� ������ ����2 8����� ��������� ���� �������' ���� +24V, contactul a, bobina releului K, borna –24V.
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
10
Fig. 1.6�������������������������� ���� ��� � ��������������������$'������������
������ ��,�� ����������������-�� �Fig. 1.5.
1��� � ���� �������� ����� ������� �� ��� ����� ������ �� � �����������
#������� ,; ��� ��� � ���� ���� ����� : �� ������� ������� ���������� �����������
�� #� ����� ������� ����� : ��"�� �������� ��� �������� -; ������� �������� ��
��������� 6 ���� ������� � �������� �� ����� ������� � ���� ������ �� ������
����������� �"�� ����� : ��� ���� ��� �������� ,;� 1���� �"�� ����� ������ ���
������� ��������� 6 ��� �������� -; ������� ����� ����� 8���������� ������ �����
������� �� ������������� /������ �� ����� ��� ������� ����� ����� ��������� ��
�&����� ����������� ��� �� ������������� ������� : ��"�� ���� �� �� �������
����� ��� ����������� ����������� �� ������� ����� �� ����������
9� �������� ��������� ��%�� +�% �� ���������� ��������� � ��� ����� �����
������ �� �������� -; �� ��������� !� ������� �������� ����� : ���� �� ��� ���� ��������
������� ������ ������� ,; �-; ���� ��������� !� ���������� :, �� , �� ��� ����
��������� �� �������� $, ���� ������ �� ����� =, �� ��� ���������� ������ ������ ��
������
K1
a
k
b
k
K
10 20
3020
Automat Ampli f icator
30
+24V
-24V
S1
k1
40
50
40
H1
k
Electromagnet Semnal izator
50
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
11
9� �� ������ ��� ������� ����� ��� ������� ��%��� +�% �� ��������� � ��
��� ���� ��������� !� �������� -; ��������� � ����� �� ������� �� ����� ������� ��
����� : �� ���� �������� ������� ��������� ��� 6 ��� ������� ������ ���� �������
����"�� �������� �� ��������� )�������� $, ��"�� �� ��������� ������ �� �������
�������� �� ������
Fig. 1.7��������"������ ������� ���������������������� �������� �Fig. 1.5
+������� ��������� ��� ������� ��� ���� �� ������� ����������� �����������
�� ����� ������� �� ����������� ����������� �� ����� ������� �� ������������
���������� ,; �� ��������� � ������� ������� :� #� ���� :, �� , ���� ��������� ��
�������� $, ���� ������� �� ����� =, ���������� #����� �� ���������� �� ����
Fig. 1.8�.�� ������� ������� ��������� �Fig. 1.5.
Automat
Traductor
a
bk y
y
Max
min
m ProcesElementexecut ie
V2
m
LKA2
yLT1
Maxu a
b
LZ3
P
min
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
12
1������ ���� �������� �� ���������� � ����������� ���������� ��� Fig. 1.5����� ������ �������� � ���������� ���� ���� ��������� �� ������ �� �������� �������
������� �� �� �� ��������� ����� ���������� �������� �� ����������� ������������ �
���������� �� �%������ �� �� ������ ���������� �� ������ �������� � �����������
������� ���� ������ ������ ���� �� ����� ���� ������ ���� ������� ��� �� +�% �
�������� ���������� ������������ !� ������� ��������� �� ����������� ������ ��������
��� ������� ��� ��������� �� ������ 6� �������� -; Fig. 1.6� ����� �������� ������������� #� ���� �������� ���� �������� �� ������� ��"�� ������� �� ���� ��
������ ��"�� ������� !� ������� ���� �� ����� �������� $, ���� ����������� ������ ��
������� �� ������� �"�� �"�� ������� ����� ��� ������� � � �����������
����������� �� ������ ��� ����� ������ �� ��� ������ ����� �� �����������
1.2.6. Structura sistemului automat.
���������� ��� Fig. 1.5 ���� ������������ ��� �������� �� ���������� ��� Fig. 1.4��� ���� ������� ��������/�� ������������������������� ������ �������� memoriei��� � �������� ��������)����"��0'������ �*1. �� ����� ������ �� ��������� �� ���� ��� �
��� �� ������� ���������� ������� (���� ��������� �� �������� �� ���� ��� Fig. 1.6������� ����� ��������� � ����������� ���� �������� �� �&����� ����������� ��
������������ 6 ��� �������� ��� � ������� ������ �� �� ������ ������� �� ������
��� 9������ ������ ��� Fig. 1.5 ������ ������� ���' ������ 0 2������� ������ �������3 � ��������� ����� ������� ��� ����������� ������� , 2���������3� ������� -
2���������3� ������� 5 2��������� �� �%������3� �������������� ,� �������� $, ��
������ � 2������� ������ �� �3/�3 � ���������� .� ����� �� �������� ��� ���� ��schema bloc a sistemului automat din Fig. 1.7� !� �����& ��������� ������� ������
���� ����������� ��� �%������� ���� bucle� 1������� ��� ��� ���� ������ ����� ��������� ��� �� ������ ����������� ������� �� �������� �� ����������� �� �������
���� ������ �� �%������ �� Fig. 1.5 �%���� � ����� �� ����� � ��������� �� ��������celor trei aparate începe cu litera L.
1.2.7. ���������������� ������
/ ���� ������������ ��������� � ��������� ��������� ������������ ��
������� ���"������ � ��������� ��������� ��������� �� �� � �������� ������� ����
�"���� ���� �� ,;;; ����� G� ���������� �������� ��� Fig. 1.5 ������ ������������������� ������� �������� , �� 5 ���� ������� �� ���������� �� ������� -�
1 Termenul de �������6 �������� �������� ������� � �������� ������ ��������� ��������� ���������� ���� ������� ������ �� ���� �� �� ����� ��"��� 8������ �� ������ ����� ������� ������ ����
������� ��� ����� ������� �� ���� ������� ��� ���� �� �����������
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
13
��������� �� �������� �� ����� ���� ������ �� ����� �� �������1 deoarece simbolul��� �� � ��� ����������
1.2.8. ����� ���� � �� � ������������ �
�������� �� ��� �������� �� ����������� �������� ���� ��� �������� �
������������ ����� ���������� ���� �� ������ �� ����� �� ������������ ����������
���������� �������� �������� �� �� ��� �� ����� ���� ��������� ���������� �� �����
aparatelor de automatizare folosite. Din Fig. 1.6 �� Fig. 1.7 ������ �� ������� �� ������������������ ���� ������� �� ��� �������� �������� �� ��� ��� �� �������� ������
semnale este de ordinul zecilor de metrii.
1.2.9. Tehnologia de realizare a automatului.
+���� �� ��� ���� ����������� ��������� ������������ ������� �����
������������ ������� �� ��������� ��� ���������� �������� 1�������� ��� Fig. 1.6 este������� �� �������� �� ����� 1������ ���������� � ���� �� ���� ��� ���� ����� ���"�����
�� �������� ��������� �������� ���� �� �������� .%���� � ��� �%������� �� ��������
������� ����������� ��������� �� ������� ������ �� ��� �� ���������� ��������
�������� �������� �� �&����� �� ���� ������� �������� ��� ��������� �� ����� �������
���� ����� ��������� �� ���������� ��� �� �������� ������ ���� ��� �� ������� ���
�� �� �������� �� ������ ����� ������� �� ��� �� ���������� ��� �� �� ������� �� �
��������� �� ��� ������� �� �%������ ��������� ��� ����� Fig. 1.6 se poate adapta����� ��� �� � ���� ������ ������������ ��������� �� Fig. 1.8� ���� ����� ������������ ����� ���������� ���� ����� ����� ������� ������� ���� ��� ������&�����
1.2.10. ����� ���� ����������� ���
� ����� ������ � ������ ����� � ��������� ������ �������'
(1.1)
�� ����� ��%���
(1.2)
1 7����� �� ���� ������ �� ����� �� ������� ������ ��� ������� ���� ����� ���� �������� �� ������
����
2
min+= Maxw
2
minmax
−= Maxe
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
14
��� ����� ��%��� ����������
(1.3)
1.2.11. ��� ��������� ��� ����� ������� �
/ ���� ��������� � ��������� ������� 80 �� ������ �� ����� � ����������
.������� �� �"� ����� � ���� ��� ���� �� ��"� ������� 0 � ��������� ���� ���
��������� �� ��� �������� �� ������� @� �� �������� �� ������������ ���� ���
�������� ����� 80 ���� ���� !� ����� �������� �� ����� ����� � ������ ���"� 80 > 10minute.
1.2.12. Semnalizarea.
!� ���� �� ��������� ��������� � ��������� �� �����1 automatele������������ ���������� �� ������� ������� ���������� ����� �� ������� ��
����������� ������������ !� ����� �%����� ������ �� ������������ �������� �� ������
� ��������� ��� ���������� ������ =, ��� �������� E; �� ������� ��� Fig. 1.6.
1.2.13. Rolul operatorului.
!� ��"���� �� ������ �� �� ��������� �� ������� �� �������� �� ���� ��� Fig. 1.5�� Fig. 1.8 �������� ���� ������ ������� )���� ��� ��� ���� ���� ����� �� ��%����������� �� ������� + �� +� ��� ������ ��������� ��������� �� ������� ������ ��
������� ���������� ����������� �� ����� �� �������� ������� �� ���� ���������
����������� �� �� �������� �� ���� �������� �� ����������� 1������ ���� � ���������� ��&�� �
����������� ��� ��������� ����� ������ ��������� �� ������� �� �������� �� �����
1.3. Sistem cu automat programabil logic - APL.
1�������� �� �������� �� ���� ��� Fig. 1.5 �� Fig. 1.6 poate fi înlocuit foarte���� ��� �� ����������� �� ����������� �� �� ��������� �� �� 1(9 H 1������
Programabil Logic2.
1.3.1. ������������ ���
!� ���� ������ ����������� �� ������� �� ����������� ��� Fig. 1.9automatul programabil logic apare reprezentat sub forma unui hexagon. Schimbarea��� ������ �� �������� ������ �� ������ - �� ��� ������� �� ���� �� �"����
contacte ca în Fig. 1.5� �� �� ������� ������������� ����������� ����� ������ ��
1 !� ����� ��� ������� ���� �������� ���� ���� ������ +�% �� ����2 �� ������� (9# H Programmable Logic Controller.
min
minmax
+−=
Max
Max
w
e
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
15
variabile logice. Spre deosebire de calculatoarele tip PC automatele programabile sunt��������� �� ��������� �� ����������� ���� ������ ����� ������ ���� �� ���������� ���
������� ����� ���������� ���������� ������ ���� ������ �������
Fig. 1.9 Sistem cu automat programabil logic.
��� ������� ����� �� �������� �� ���� ������� �� ����������� �� �� 1(9 �� ������� ��
�������� �� ���� ����� ���� ����� ������� ��� ����� ����1.
1.3.2. ������������������������� ���
����� ���������� �������� ������������ � ����������2 �� 1(9 ���� ���������
în Fig. 1.10� 7��� �� ������� �� �������� �� ���� ��� Fig. 1.6 ����������� ���� �������� ���� ��������� ����� ��� ������ ������������ 1����� 1(9 �� ����� �� ����� �����
������� ��� �������� ���� �� ������ �� ���� �� ����� �������� �� ����� ������
������ �� ��������� ��"� ������������� �� ����� ����� ��� ���������� :, �� ��
�������� 5;� �"� �� ����� �� ���������� =, ��� �������� E;� .%���� ��� ����� ��������
� ����� ������ �� ���� ��������� �� ������ ��������� �� ������������ �� ���������
1����� � �������� ��������� 6 ��� �������� -; �� ���� ���� �������� ��� � ���� ��
�������� �� ��������� 5; �� E;� / ��� ������� � ������ �� �������� � ���� �������� ��
����� � 1(9 ��� ��� ����������� ������� ������ ������ ����� �� 6� !� ��"���� �� �����
���������� ��� ��� ��� ����� �� Fig. 1.10� ��������� ������������ :, ��� ��������������������� , �� ��� �� "���� ��� �������� �������� �� ������ � ����������
1��������� ���������� ������ ���� �������� �� ���� ���� �� ������� ��
������� �� �������� �� ������������ ����� ������ ���� F���� ������� �� ��������
1 Automatul din Fig. 1.6 ������� ����� �� ���� �� ���� ������� �� �� ���� ������&���� ��������� ��� ��un APL.2 ������������
V2
P
m
S1
yLT1
Maxu
V1
a
b
LZ3
LKA2
min
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
16
împotriva incendiilor, sau a furtului sunt de fapt tot automate programabile logicespecializate.
Fig. 1.10�������������������������� ���� ��� � �������������� ��������������
programabil logic
1.3.3. Programul.
1�������� ���� ������ �� 1(9 ���� �������� ��� ���� �� ������
(�������� ����������� ��������� ����� ������ �� ����� ���� ����� ��� ������ ��
�������� ��������� 1(9� 1������ �������� ����� �� �������� �� ��������� ���
��������� ������� ������� �� ���� ������� ���������� �������� ����������� ������
�� �������� �� ����� !� ����� ����� ������ �� �� ��������� �������� ��� ���� �������
������ ������ ��� ��������� ,; �� -; ��� Fig. 1.6.
K1
a b
k
20
AutomatProgramabi l Logic
Ampli f icator
30
+24V
-24V
S1
k1
4040
H1
k1
Elect romagnet Semnal izator
50
5030
APL
k
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
17
1.4. �����������������������������������
/ ������������ ������� ��������� ���� � ���������� �������� ��������� �� ��
�������� � ������ ����� � ���������� ������ �������� ����� �� �������� ��� ��������
���� ������� �������������
1.4.1. ������������ ������������������������� �����
����� ����������� � ����������� �� ��� ���� ����� ��������� ������������ ����
��������� �� Fig. 1.11. Traductorul de nivel 1 este format dintr-un element primar1
��� ������ ������� ��������� �� �� ���������� �� �������� � ������� �����2. De������ ���������� �� �������� �� ���� ��� ���� ���� ������ �������� �� ����� ��
������� ������� ���� D �� -; �1� 1������ �� ������ - ���� ���������
������������3� .� ������ ���������� �������� ��������� ���������� �� �������� (1.1),(1.2) �� (1.3)� �� ���������� �� ����������� � ����������� ������������ ���� ��������Regulatorul este de obicei un aparat electronic. Semnalul de intrare în regulator este un������ �������� �� ����� �� �������� �� ����� ���� �� ������� 6 ��� ����������
contactorul K1 al electromagnetului S1. din Fig. 1.14.
Fig. 1.11�� ������������������������" �� � ���)� ��$�*���� !���
1.4.2. Schema bloc
����� ���� � ���� ������ ������� �� ������� ������������ ���� ��������� ��
Fig. 1.12� 7��� �� Fig. 1.7 �� ������ �� � ����� ��������� ������������� 1����� ����
1 ������� ��������� ������� �� ������� � ���� ����� .�2 Litera T din simbol.3 9���� # �� ������� � ���� �� �� ����� �� �������� -(�4 !� ������� ����� ��������� ��������� ����� 1(9 ��� �������� -; ������ �������� �� ���������
�������������
V2
P S1
L C2 y
V1
LZ3
LET1
wk 2P
m
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
18
����� ������� �������� �� ��������� ������� ��� ���� ���� ��� �� ��
compensator al erorii.
Fig. 1.12��������"������ ������� ��������������������" �� � ���
1.4.3. ���������� ���
#�������� ����������� ������������ �������� �������� ������� ��
������� ������� @� ������ ������ @r� ��� �� ����� �� ������� �� ������ ��
������ 0r� <����� �������� �� ����������� ��������� ������� ����� �������� @r ��
������ �� ������ 0r �� ��������� �� ����� ����� ��
(1.4)
Semnalele wr �� 0r ������ �� ���� ������� ���������� ����� �� �� ����� ��
������� �� ������ (1.4). Ele sunt, de exemplu, semnale unificate de tensiune cu������� ������� ���� ; �� ,; ������ ������� �� ������� @ ���� ������� �� ��������� �%����� ��� ���� ��������� �� ���� � ���� ������������ �� �� ���� ������� ��
����� ���"� 0r.#����������� ��������� �� ����� �� ������ �� ������� ��� ���� �� �������
6 ������ ���"� ������ ��� ����� �� �� ����� ���� ���� )������ ����������� �
�������������� ���� � ���� �� ��� ����� ��������� �� ���� ��� Fig. 1.13 în care
(1.5)
rr ywe −=
2
min−= Maxh
Element deexecut ie
Proces
Traductor
ykCompensatorbipozit ional
ewr
-Σ
yr
mConvertor
w
Regulator bipozit ional
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
19
#����"�� ������� ������ �� ������ (1.2) ������ �� �� ����� ���������� ��������� ������� ������������ ����� ��%��� ����'
(1.6)
1.4.4. �������� !��������� !��
/ ������������ ��������� � ������ ������ �������1 o constitue ��������� !�������� !�2 �� �� ������ ��������� �� ������ ������������ #��"���� ������� ��������
�� �������� 0r ��� ������ �� ������� ���� �� ����� �������� @r. Acest fenomen estesubliniat prin indicarea semnului minus la intrarea comparatorului din Fig. 1.12.
1.4.5. ���� �����" �� � ���#�$��
1�������� �� ���������� �� ����������� ������������ ���� ������� �� ���
prezentat în Lista 1.1 �� ������� �� ��������� �� �������� �� ���� ��� ��������� �����programabil. Modul lui de prezentare, Fig. 1.13� ���� ���� ��� ����� �������� ����� ��
�� ���� �� ����� � �� �� �� ������� ��������� 0� ���� ����� ���� ��� �� ��������3,������ ������ �� ������� � ����������� ��� ���� ����������� 6 �� ������� ,�
�������� $, �� �������� �� ������� �� ������ ���� ����� ���� ��� �� ��������4
atunci k = ;� �������� $, �� ������� �� ������� �� �������� (���� ��� ����� ��������� ������� �� �������� �������� ��������� ��� Fig. 1.13� ������ 6 �
�������������� ��� �������� ������� ���������� 1���� ���� ���� ������� �� ��������
prezente pe curba histerezis.
1.5. ���������������������������������
�������� �������� ��������� �� �� ������� �� �������� ������������ �����
pe un algoritm manual rudimentar de conducere. Conforma acestuia, robinetul V1 este������� ��� ������ ������� �� ������� �� ������ ����� ������� ��� ��������
1 ���������� ���������2 )������ ���������3 1���� e << h �i conform ������� (1.4) w << yr +h. Nivelul în rezervor este mult mai mare decât������� ���� ��������� �� ������� @�4 1���� e >> h �i conform ������� (1.4) wr >> yr +h. Nivelul în rezervor este mult mai mic decât nivelul���� ��������� �� ������� wr.
he =max
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
20
1.5.1. ���� ���������� ���#���
/ ������ ��� �������� ����� ��������� ���������� � ������ �� ����������
���������� $, ���������� �� ������� ���� ���� ����� ���� ��� ������� ����
��� �� �������� ���� ������� ���� ����� ���� ���� ������� ���� ����� #� �"�
������� ���� ����� �� ��"� ������� ���� ��� ���� ���� ������ ����������� �����
compensator este:
(1.7)
în care KR ���� ��������� �� ��������������� � �������������� ������������
Fig. 1.13��������� �� �������������� ������������ �" �� � ���
1.5.2. ��������������� �� ������������������ �
���� �� �������� ������ � �� ���������� �� ������ �� � �� ����� ��������
��������� �� ���������������1:
(1.8)
1 1������ ����� �� ���������� ���� ����� ������ ��� ���� ��� ������ �� ���� ���������� �� ������
(1.7).
eKu R=
e
uK R =
1
0e
k
2h
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
21
1������� �������������� ������ �� ��� ������ ���������� �� ��� ��� ���"�
������� �� �� � ������ ������ !� ����� �� ���� ����� � > 0 �������� �� @r > yr ,���� ������� ���� ��� ��� ���"� ������ 2�������3 �� ������� � ������ �� �������
robinetul1� �� ����� ������ �� ������ ������ �������� ����� ������� �����������sistemului automat.
Fig. 1.14�� ����������������������������� ���)� ���*���� !���
1.5.3. ������������ ������������������������� �����
����� ����������� �� ������� �� ����������� � ���������� ������� ��
������� ���������� ��� Fig. 1.14 ���� ������ �������� �� ��� ��� Fig. 1.11. Sunt�������� ��������� ���� ���������� !� ����� "�� ������ ����������� �� ��� ����
un semnal de tip contact k ci un semnal unificat2 � �� ������� ���� �� ������ (1.7). În�� ������ "�� ������� ������ ��������� �� ������ - ������ �� ������ ��������� �� ���
( 2����������3 �� �� -( 2������������3� 1������� - �� 5 �� � ���������� ������� �� ���
a aparatelor din Fig. 1.11.
1.5.4. Schema bloc.
����� ���� ����� �������� ������� �� ������� ���������� ��� Fig. 1.15
���� �� �������� ����� ����������� �� ��� ��� Fig. 1.12� <���������� �������������� ����������� ���� ���������� �� ������ ����������� ���� ��������
�������� � ��������� �� ������ (1.7). Fiecare bloc al schemei poate fi caracterizat de o 1 ������� ������ ��������� �� ���� ��� ������� ���������� ���� ������ ��� �� ����� ��� �����
�� �&����� ���������� $-� ������ �������� � � �� ������ �� �������� ��������� )����������� �� ��
�������� ��� ����� ���������� �� �� ������� �� ����� �� ����� 2�� ����� �� ���� ������ H �����3
�� �������� �������� ������ � ���������������2 Semnalul tip contact ia valori logice, de exemplu 0 sau 1, iar semnalul unificat este continuu, deexemplu o tensiune de 0..10V sau un curent de 4..20mA.
V2
P S1
L C2 y
V1
LZ3
LET1
wu P
m
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
22
��������� �� ��������������� : ����������� �� ��� � �������������� ����������
�� ����������� ���������� �� ������ (1.8)� )������ �� ��������� � ��������1 este:
(1.9)
în care ��i ���� � ������� ���� � ���������� �� ����� �� �����
��������������e H � ������� ���� � ���������� �� ����� ��� �����
��������� ���� �� ������ (1.9) �� ���������� �� ���� ��������� ����� ���� ������ ����� ���� �� �� �������� �������� ���������� �� ������ 1������ ����
������������ ������� ����� �IJ ��� ���� �� ������ (1.9).
1.5.5. ����������������� ���������� � � ���
#��� ��� ������ �� ��� �������� ������ �� ��� �� ����� ���� ��������
����������� ������������ ��� Fig. 1.14 ���� �� �������� ����� ��� ���� �� �������,������� @ ����� � ������ � ���� ������ � ��������� �� ������ ���� �������
�������� ���� ����� �� ��������2 ������ ������ �� ������ �� ������� ������� �������3.������ ���� ������ ����� � ����� ������ ������ �� ������� ������� �������.
1.5.6. ��� �������� �� ��� ���� �������� ���
!� �������� �� ��� �������� �������� ������� @ � ���������� ������� ���
Fig. 1.15� �������� �� ������ ��� ������ 0� �� ������ ������� �� ������� �� �������
���"���� �� ��������� ������� ������� �� �������� ���������� �� ������ �� �������
��� ������ �� �������� ������ ��������� �� �%������ ���� �� Fig. 1.14 operatorul�������� ������� @ � ��������� ���� �� ����� �������� ������� ������ ��
����������� �� ������� �� ����� ������� 0 �� ������� ������ �� ������� �� ��
���"���� ������������ 7���������� ���������� ������� �� ���� ����� �� ���%������
��������� 9� ������� ��������� �������� ����� �������� $,� 1�� ���� ����������
�� ���� ����� ( �� ����� ������ ���� ������ ������ �� ��������� ���� �� ������
#"�� ��� ����� ������� ����� � ��������� ��������� ������� ����� �������� $,� ��
�� �������� ��� ���� ��� �� ������� �������� �� ������� )��������� ������� ��� ����
�������� �� ������� ������ �� ������ �� ���� ������� ��� ����� � �������� �������� ��
������� ����� ������ 1� ���� ��������4� �"���� ��������� �"�� �"�� ������� ��
������������ �� � ������� ������� ���� ���� �� ���� ��������� �� ��� �������
1 #�������� : ����� �� ���������� ���� ����� ���� ����� ��� �� ���� ��� ogigine.2 1 m în cazul nostru.3 �� ������� �� �������� �� ����� ���� unitatea poate lua practic orice valoare.4 ���� ���� �������� �� �� �������� �� ����� $, �� ����� ���� ����� ��� �� ���� �� ���� ��
transport semnificativ.
i
e
t x
xK
∆∆
=∞→
lim
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
23
�������� ����� �� ���������� � ��������� �� ������ �� ������ �� ��� ������� ������
��������� �� ��� ����� �� ������ �������� �� ���������� � ���������� �������� Durata
regimului tranzitoriu ���� � ��������� ��������� � ���������� ��������
1.5.7. ��������� � � ���%���� ������ ���
#�������� �� ��������� �� �� �������� ��������� �� ����� �� ����� ���
blocurilor din Fig. 1.15 ������ ���"� ����� ������� �������� �� ������ (1.9) trec prinorigine1� !� ������ �������� ������ ��� ������ (1.9) �� ��������� � ���������� ����������������� ��'
(1.10)
(���� �� ������ �� ������� @ ��� ������ ������� �� ���� ��������� ������
bloc din schema Fig. 1.15 ���� ���������� �� � ��������� �� ��������������� �� ��
����� ������ � �%����� ��� ���������� ������� ���� ������ ���������� ������� ��
������ �� 0 ����� ������� � � ��.
(1.11)
(1.12)
(1.13)
în care
(1.14)
���� ��������� �� ��������������� �� ����� ������ � ������ ��� Fig. 1.15.
1.5.8. ������� � � ����%���� ������ ���
��� �������� (1.12) �� (1.13) �� ����� ������� � ��������� ���������' �������������� ����� � ����� ��� ������ � ���������� ������� �� ������� ����������'
(1.15)
1 �� �%����� ����"�� ������� �� ����� ��������������
ie xKx ⋅=
eKKKuKKmKy repepp ===
yKwKywe tcrr −=−=
wKKK
Ky c
td
d ⋅+
=1
repd KKKK =
wKKK
e ctd
⋅+
=1
1
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
24
1.5.9. Exemplu numeric.
� ��������� �� �%����� ������� F� ����� �� ��������� �� ,;� ����
���� ������ ���������� �� ������� ���������� ����� ������ ���������� ������
2�������3 @ �� ������ 2�������3 0 ��� ������ ����� ������� ���� ; �� ,;�� ��������
wr, yr �� u din sistemul automat descris de schema bloc din Fig. 1.15 sunt semnale��������� �� �������� �� ������� ������� ���� , �� ,;$� ���� :r = 2 iar restul����������� �� ��������������� ���� ����� �� ���� ������ �������� (1.13) �� (1.15)devin:
(1.16)
(1.17)
���� ���� �������� ������ �� ����� �� K� �� ������� ����������� �� ��������
������� @ ��� ���� �� ������ ������ ���"� �� �� ������� �� K� ������ ���������
���������� ������� ������� ������� �� �������1 y = D�� .���� ��������� ���������� �������� ���� � = 2m. Evident c� � ������ �� ��������� � ���������� ����������� �������������� .� ����� �� ������������ ����"�� ��������� �� ��������������� �
������������ ���� :r=,, ������ ����� � �������2 de 6m nivelul în rezervor va fi de
E�E�� !� ����� ��� ����� ��������� ��� ������� �� ;�E�
1.5.10. ���" � ������� ��"��������
��� ������ ������ �� � ����� ����� ��������� ��� ������� ���������� ��
��������������� ����� ���� �������� ��������3. /�� �������������" �������������� �� ������ � � ����� ���� � �� ��� � � ������ Stabilitatea sistemului automat este cea mai��������� ������������ � ��� � ����� ����� �� � ���� ��������� � ���������
����������� ������ �� �������� ���������� ���������� �������� ����� � ������������ ����
�� ���������� �%�������� ���� ������ ��� �� ������������ ������ �� ��������������
componentelor sale.
1.5.11. &������������ �� ������������������ �
)���������� �������� �"�� ���� ����� �������� ������� �� ������� ��� (
2����������3 �� ������� �� ������ (1.10) ��� �������� � ����� ������� ��� ������ ���������� ��������� ���������� �� ���� ����� �� ������� ��� ����� �� ������ �� ������
1 1����� ���� �������� �������� �� ���� ���������2 $����� ����� � ����������3 �� �%����� ���� �������� �� ����� $, ���� ������ �� � �������� ��� �� ������
wy3
2=
we3
1=
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
25
�������������� ���� ���� ������� ��������� �� �� ������� �� ������� � ����������
finit, de exemplu 0..10V..
Fig. 1.15��������"������ ������� ������������������������� ���
În Fig. 1.16 ���� ��������� ������� ������ �� ������� � �� ������� �� ������ ����� ������������ ����������� ����������� � ������ �� �� ���� ����������
;��,;$ ��������� �� ����� �� ����� ���� �������� �����"�� �� ������ ������� �����
�������� (���� � ���� �� �������� ������� ������������ ����������� �������� �� �����
������������� ��������� �� ��������������� :R �������� �� ������ (1.8) caracteristica����� �� ��������������� <( ��� �%���� �� ������� ��� �������� ���� ���� ��
���������� � ������������ #� ��������� ��� Fig. 1.16 �� ������'
(1.18)
��� ��������� ������ �� ��������������� ������'
(1.19)
#�����"�� ������ ���� ������ �� ������ �%����� ������ �� ��������������� <(
�� ������� �� ��������� �� ��������������� :R:.
(1.20)
���� ����� � �� ������� � ���� ������� ��������� �� ������� ��� ������
��������� �� �� ������� �e �� �u ���� ����� �� ������ (1.20) devine:
Ke Kp
Kt
yuKr
ewr
-Σ
yr
mKc
w
Regulator proport ional
1e
DK u
R =
1001 ⋅=eD
eBP
1001 ⋅=
e
u
R D
D
KBP
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
26
(1.21)
Fig. 1.16��������� �� ������� ���������������� ������ ���
1.6. Sistem cu regulator direct.
)����������� ������ ��� ��� ������ ������� ����������� ��� ������ .�� ��
������ ���������� ��������� ��� ��������� ���� ������� �������� ����������
respectiv presiunea.
Fig. 1.17 Sistem cu regulator direct de nivel (nivostat).
De
Du
e1
eKu r=
e [V]
u [V]
10
10
0
1001 ⋅=
RKBP
V2
m
P
y
Plutitor
Venti l
Scaun
w
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
27
În Fig. 1.17 �� ������� �� ����� �� ���� ����� 0 ���� ����� �� �&����� ������������� /���� �� ������� ��������� ��������� �� ������ �������� �� ������ �� �����
�� ������� �� ��������� �� ��������� �� ���������� ���� ������� �� ��������� ��
��� ��������� ������ (�������� ������� �������� �� ��������� �� ����� �� ������� �
������ !� ������� �� ���� ���������� �� ��������� ��������� �� ����� ���� �� ���
���������� ( ��� ������������ -(� ������ �� ������� @ �� ���������� �� �������
����� ��� ������ �� ��� ��� �� &�� � ����������� ������������ (���� ���� ����� ��
����������� ������� ����� �� ��������� �� �� ��������� �������� �� �&����� ����
calculator. Eroarea e=w-y �� ���� �������� are valori apreciabile �� ��� ������� ����������������� �� �� ��������� ����� �� ��������� ������� �� �������� ����� �� ������� ��
��� �� ���� ������� ��������� ����������
1.7. ���������������������������������������������������
)����������� (�� ���� ���� ��� �������� �� ������� ������ �"�� �� �����
��������� ���� ����� �������� �������� .�� ��� �� ���������� ������ ���"� ��
����������� �� ������� (� (�� (� ��� (���
1.7.1. Algoritmul PI.
������� ������� �� ������� ��� ( �� ����������� � ���� ���������� ����
��� ��� ����� �� �������� 1.5.9� 1������ ���� ��������� ����� �� �������� ���&����� ���� ������� ���������� ������� 2��� (�3� )������ ����� ������ �� ������
compensatorului erorii pentru acest regulator1 este:
(1.22)
în care Kr ���� ��������� �� ����������������
Ti – constanta de timp de integrare2.
1 �� ������� �� ����� ������� �� ������� ������ ���� � ����������� �� �� � ���������������2 #�������� �� ���� ����� �������� �� �������� ������ �� ������ 2reset time).
+= ∫ dtte
TteKtu
ir )(
1)()(
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
28
����������� ��������� :r �� 8i �� ����������� ��� (� ������ ��� ��������
��� �� � ����� ��� ���� �� ������ �� ������������ ������ �������� �� Fig. 1.18.
Fig. 1.18��������������������� �������� ��������������
(���� � �������� ����� �� ���������� �� ����������� ��� (� �� ��������� ��
�� ��������� ����������� ���������� ������� ���������� �� ������� �� ������� ����
����� (���� ������� ���� ��������� �� ������� ���������� �� ���� �� ������� 8i din(1.22) o valoare foarte mare (Ti = J3� !� ������� �� ������� ���������� ����������������� :r ��������� ��������� ����� �����"�� � ����� �� ������� ���
������� �� ���� �������� �� � ����� �� ����� 0 � ���������� ������� ������� ��
������� ����� ���� �� ������ �� ������� @� )�������� (1.133 �� (1.15) pot fi folosite����� �������� ������� ������ 0 �� ���� �� � ������� ���� � ������ ������
constantei Ti� ������� �� ����� ������� ����� �� ���� ��������� �%���� � ���� ����������� ������� ����������� � ���� �� (1.223 ������ �� ������ �� ��� �� �� Fig.1.18� ������� ����� � � ���� !�'� ��� �� ����� ������� ������ �� ������� � ���������� �"�� �"�� ����� ������ ���� ��� ����� ������ ������ ����������� ���
�������� ������� ������� !� �������� ���� ���� ������� ��� ������������ �����������
�� ��������� �� ��� �������� �� �� �� ����� ����������� ��� ��� �� �������� ���
������� ����� � ��������� ��� ������ .������ ���� ���� �������'����������� �������.
t
u
t
e
1
Kr
Kr
Kr
T i
Numai P
P + I
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
29
/��� ����������� � ���� ��������� �� ������ ���� �� �� ������ ����� !� ����� ���
����� ������ ��� �������� ����������� (� ������ �� ������� ��������� ����������
������� �� ��������� ������� ������ �������� ���������� 1������ ������ ����
������� �������� ����������� �� ������� � ������������
1.7.2. Algoritmul PD.
1�������� �� ����� ���������� ����� �� ����������� �����"�� �� ������ � �
�������������� ����������� �� ��� ����������� �� ����� �� ������ ��� ����� ��
�� �� �� ������ �� �� ������ !� ����� ������ �� ������� ��� ��� ��� �� �������� ����
��������� ���������� ��� ������� )������ �������������� ��� (� ����'
(1.23)
în care Kr ���� ��������� �� ����������������
Td – constanta de timp de derivare1
In Fig. 1.19 �� ������ ������� ����������� �� �������� ���������2 �� ������� ��
��������������� �� ������ ����3
1.7.3. Algoritmul PID.
/ ���������� ���� ��������� (� �� ��������� (� ������ ��������� (�� ��
�������� ������ ���� ������ �� ������ ��������������'
(1.24)
��� ��������� (�� �� ����� ������ ��������� (� ���� 8d=0 sau regulatorul PD���� 8i=J�
�� ������� ����������� (�� �� �������� �� ���������� ��� ������� �� (1.24).Motivele sunt variate4� 8����� ������ �� ���� ��� ����������� ���� �������� �� ����expuse.
1 #�������� �� ���� ����� �������� ���������� ������ �� ���������� ������ ������� ���� 2��� time)2 #�������� �� ��������� ��� ( ������� ����������� ��� (� �� ������� ������ �� Td secunde maidevreme.3 �� �%������ �� �������� �4; ������� �� ���� ��� ���� �4;�4 1������� ��������� ������ ��� (1.24) �� ���� �� �������� ������ F���� ������� �������� �� ������������ 0 �� �� ���� �� !� ��"���� ����� ���� ����� �� ������� �������� ��� �� ��� �� ��� �������� �� ��
adunat la algoritmul PI.
)1(dt
deTKu dr +=
∫ ++= ))(
)(1
1()(dt
tdeTdtte
TKtu d
ir
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
30
Fig. 1.19��������������������� ��(����� ������������
t
u
t
e
Td
Td
Numai P
P + D
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
31
1.8. Sistem cu calculator.
Sistemele moderne sunt conduse de unul sau mai multe calculatoare1
specializate2 numite controlere, automate programabile3 sau calculatoare de proces. În������� ��� ��� ������ ��������������� ���� �� ������� ��� ������� ���
��������� ��������� �� ��������� 1����� ����� �� ���� ������ ���� ���� ��� �� ��
���� ��������� ��&� ���������' ������� ����������4� (� (�� (� �� (��� 7�������
������������� �� ��������� �������� ���� ���� ������� ������������� �����
������� ��� ��� �������� ���� ������ �� ����� ����� �� ������ � ����������� �� ���������
#"� ���� �� ���������� ��������� ����������� �� ��� ������� ��������� ����� �����
���������� �� �� ������ ������� ����� ��������� ����������� ��� ������� �����
��������� �� ����� �� �� ����� ��� ��������� ���� ����� �� ��������� ������� �����
�� ������� ������� �� ����� 1������ ������� �� ������� ������������ ����
����������� �� ���� �� � ������� ��� ��� ����������� ����� ������ ���� ���
������ �� ��������� �� ���� ��� �������
7������� ������������� ����� ��������� �������� � ��������� ����
������&���� �� ��"� ����� �������� ������������ ��� �� ����� �� ����� ������
����������� ������� ������������ �"� ����� ����� ��������� �� ��� �� ��� ����������
(���� ������ ���������' ,3 1��������� �������� �� ������� ���� ����� ����� ��
����� -3 1������ ���� �� ������ �������� 53 )�������� ���� �������� ������
���������� �� ���������� �� ������������ D3 �������� ���������� �� �&����� �� �����
�� ������ �%��� �� ������� ��� ����������� E3 1���������� ���������� ������� ��
����������� ������������ K3 1���������� �������� �������� � ������������ C3
#�������� ��� ����� ������� ������� �� ��������� ����� ������� ��������
A3#��������� �� �������� �� ���� ������������ B3 8��������� ����������� ��
���������� �� �%������ �� ������ ������������ 1����� ��������� ��� ��� �������
������� �� ������ ������ �� ������� �� �������� �� ������� ���������� #"����
dintre ele sunt prezentate în continuare.
1 Sistemele de conducere mai simple folosesc microcalculatoare.2 �� �������� �� ������������� �������� (# ������� ���� ��������� �� ������ �� �����
������������� �� ����� ���������� �� ���������� �� ����������� ���� ���� ��� ������ ���� ���� ��������
���������� �� ��� ������ ���������� �� ���������� ���� �� ��� ���������3 1�������� ��������� ����� 1(9 ���� �� ������� ��������� 1( ��������� ��� ������� �����
�� ������� ������ 1�������� ��������� ������� �� ����� �� ���� ��������������� ����������������� ���������� ��������� �� ����� ��������� ��������� �� ������������4 1�������� ���������� �������� � ���� �� ��� ������������ -(� 1��� �������� ���������� ���� ��������
����� �������� ��� � ��' ��������� ����� ������ ������ � ���� ���� �������� ��������� �����
pornirea stea – triunghi a unui motor, etc.
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
32
1.8.1. �����������������!������'����� ���� ���� � � ��������1
Una dintre caracteristicile cele mai importante ale unui sistem de conducere������% � ��������� �������� �� ��������� (������������� ������ ��������� ��
����������� �� ���������� �� ��� ��������� � ������������� ������ �����
�������� ��� �������� ��� �� ���������� �� ��%���� ����������� ����������� (������
������ �� ��������� �� ��������� ������ ���������2� F� �%����� �� ������ ���������
este prezentat în Fig. 1.20.
Fig. 1.20���������� �� ������� �� �����������������������������
/�������� ��� ������ ��������� ������ ������ �"�� ���� ���������� ������� ���
��� ������ ��������� ��� � ��� ������ �� ������ ��� ������� �� ��� ���������3 starea���������� �� ���� ����������� ��������� ��� ��������� �� ������� ������
�������� �� ��������� #��� ���� �������� �� ��������� ���� � �������� ������ �"��
������ ��������� ��� ������� ������ ������� �� ����� ���������� �� ������ !�
������� �� ����������� �������� �������� ����� ������ ������ ������� ������� ��
1 SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition.2 / ������ ��� ������ �������� ������ ����� � ����� ������������ �����������3 7���������� ���������� ��������� H ������ �� ��������� ������ �� ���� ��� ����� �� �� �����
�����' �������� ���������� �� ������ ��� � ������� ��������� �� ������ ��������� �� ����������� ��
������� � ���� �� ����������� �� ��������� �������� �� ����������
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
33
conducere. De exemplu poate porni sau opri anumite pompe cu ajutorul������������� ��������� ������� �� ������ ����������
1.8.2. �����������(����� ���
����� ���� � ���� ������ ������� �� ������� ������ (�� ���� ��������� ��
Fig. 1.22. Comparativ cu Fig. 1.15 ��� ������� ��������� �� �%������� ������� ��
Fig. 1.21. Schema bloc a sistemului automat cu regulator numeric.
��������� ������ ���� ����� ����� ��%� � �����������1. Regulatorul numeric este����� ��� ��������� ���� ����������� �� ���������� �� ������� 8�� ������������
������ �� ���� ������� �� �&����� ���� ��������� �� �%���������� �� ���� ���2
��� �������� ������ ����������� ����� ����� ��������� +���� �� ��� ����
����������� ����� ���� �������� �� Fig. 1.22� .����������� �k sunt extrase la intervaleegale cu perioada Te �� ���� ��������� �� ;�,�-�5�L�6�L$������ �� ����� ��
�������� ������ �� ���� ��������� �����"�� ��������� (�� ���������� ��
conducere (1.24) sub forma:
(1.25)
în care u0 ���� ������� ���������
1 Acest bloc este fix din punct de vedere al inginerului automatist care nu îl poate modifica.2 9� ������ �%������������ ������� ���� ��������� ��������� �� ������� ����� � �������� ��
�����������
Compensatornumer ic
PID
Partea f ixa ainstalatiei_Σ Extrapolator
de ordin zero
Esant ionorcu per ioada
Te
Esant ionorcu per ioada
Te
wr(t)
yr(t)
u(t)e(t) yr(t)ek uk
01
1
0
.1
uT
eeTTe
TeKu
e
kkD
kn
nen
IkRk +
−++= −
−=
=∑
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
34
� ������ �� �������� � ���� ��������� �� � ���� ��� ���%������ ��������
�������� �� �2�3 ��� ����������� �� ������ 8e ca în Fig. 1.22. Derivata este���%����� ��� ����� ����������
Fig. 1.22������ ������ � ������������� �������� ��)�*�
1.8.3. ������������� �������������
!������ � ������ �� ������� �������� �� �� �� �"�� �� �������� � ����
����������� �� ������������ �� �� ������������� 1���������� �� ���� ��������� ��
��� ��������� �� ������������� �������� (#� !� ���� �� ����� ��� �� ���������� �����
����������� �� ����� ������ �� ������1 �� ���� �� ���� ��� ������ ��� ������ ��
�� ���� � ���������� �������� ��� ��������� �������� �� ����� �� �%������ �
����������� �� �������� �� � ������� � ������� �������
1���������� ��������� ���������� ��������� ����������� �� ����� :R,TI, TD �� 8e din (1.25) �� �� ����� �� ������� ��������� �� ������� ������� �regulatorului.
1 Cunoscut sub numele de watch dog.
e(t), ek
t, k
1 2 3 4 5 6 7 8 9
e(t)
e7
e2.Te
Te
ek
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
35
1.8.4. ���������������������� !��
F���� ������� �� ��������� ����� ������� �������� � ����������� �� ������
��������� �� ��������� !� ����� ������ ��������� �� ��������� �� �����������
�������� �� ��������� ��������� ������� !� ������� ��� ��������� ��������
������� �������� �������� ������ ���� �� �� ������� �� ������� �������� ���
bune.
1.8.5. �� ���������� �������������������
�������� �� ��������� ������� �� ������&�� �� ���� ����� ����� ������� ��
�������� �� ������� �� ������������ �%������ �� �������� �������������� 1������ ����
������� �� ��������� ������������ ���������� �� ����� ���� �� �&����� ������������� ��
conducere sau a unui calculator PC extern.
1.8.6. � ������ ��� ����� ����� � � ����� ��� �������� � � � � ������ �������!�������� ������������� ��� ��
1����� ������� ��������� �������� ���� ������� �� ������� �� �&����� ���
automate programabile specializate. Unele traductoare ale acestor sisteme sunt����������� �� ������ �� �� ��� ����� �� ������ �� ������ ��� �� ������ ����� ��������
������������� �� �������
1.8.7. � ������������ ����� ��� �� ��� "� ��
���� �������� ���� ������ �� ��� ����� ����������� ���� ������ �� ��
����������� � ������ � �������� ���� ������ ����������� ���� ���������� �� ������ ��
�������� ������������� ������ �� �� ������ ������� ������������ ����� ���� /
������� �� ��� ������ ������� �� �� Fig. 1.23 ���� ������� ��������� ������ �������� �������� ���� �� ��� ���������� �� �������� �� ����� �� ����� ������ ���� ������
91 �� ����������� �� ���� ������������ ������� ��������� ��� �� ������������� ��
�� ����� ������ 8�� ���� ���� ���������� �� ������������ �� ������� � ��� ������
������� �� �� ��������� �� ��� �������� ��� ���� ��� �������� �� ������
����������� �� ���� ������ ����� �������� ������� �� � �������� �� ������������
���������� �� ������ ��� ����� ������ �"�� �� ,;;; �����
Nivelul al doilea al sistemului ierarhic este ocupat de calculatoarele care��������� ��������� �� ��������� �� ���� ��� ����� �� ������ ����������� ���� ��
tipul automate programabile AP sau automate programabile specializate pentru���������� ������ ����� �� ���������� �� ������ �� ��������� F���� ����� ������
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
36
�������� ���������� ��� �� ��������� ����� ���� ������ ��� ��� �� ������ ����� ��
calculatorul de supraveghere.Al treilea nivel ierarhic este ocupat în Fig. 1.23 �� ��������� �� �������� ��
�%������� 1������ ��� �� ������ ���� ����� ��� ����� ������ �� ���������� �����
��� �� ���������� ���������� ��� ������� ������ ��"� �� �����& �"� �� �� ������� ��
������������ / ������� ������ ������ �� �������� ��� ������ ����������� ��� ������
fiecare câte un microcalculator.
Fig. 1.23�������������� �� ������������ ����� ��� �� ��� "� ��
1.9. Concluzii.
������� H ��� ����������� ����� ���������� ����������� ��� ���"��� H ���� ��
�������� ��������1 ���� �� memorie �� / ��� ��� ����� � ��������� !�����)����� �'����"��0*����� !�2� 1�������� �� �������� ��� ��� �������� ���� ��� �� ��� �������
����������3� (� (�� (� �� (��� (������� ���� ������� (�� ���� ��������� ��
��������������� :R, constanta de timp integral TI, constanta de timp derivativ TD ��
����� ����������� ������� ������� �� ���������� 8e.F� ������ �� �������� � ���� ������ ������� ������� scheme tehnologice cu
���������� ��� ������ ����'� ������� "��� � � ������� ������������ ������ ���� Obiectul
1 Pe scurt sistem automat sau ������ ����������2 <�����3 !� �%������ �������� �� ����� ������� ��������� ���������� � ���� �� ��� ������������ H -(�
Sorin Larionescu - Introducere în ingineria sistemelor automate
37
������������ �� ��������� ������� �� �� ����������1� !���� ���������� ������������ ���
�%���� ��� ����� ������ ������ ��������� ���� ������ ������
Algoritmul de conducere pentru sistemele automate poate fi realizat cu ajutorul��������� ������'
• �������� ����������� �� �������� �� ���� ��� ������� �����������
• automate programabile logice, APL,
• regulatoare directe de tip termostat, presostat sau nivostat,
• regulatoare electronice, pneumatice sau hidraulice,
• calculatoare (microcalculatoare) specializate numite controlere, automateprogramabile AP sau calculatoare de proces.
F��� ����� ������ ������ ������� �� ��������� �� �%������ �� ���������
poate forma o "�����#�� ��� ��������� ��������� � ���������� ������� � ��������� �������������
���� �������� ���� �������� �� ������ 2�����3 ������ �� ��� �� ��������� �� ����
���������� ����� ��� ����� ��������� ���� ����� ��������� �� ���� ���������
(���� ����� ������ ��������� (� ����� ������ ����� ��������� ��������� �����
1.10. Bibliografie.
1. ������� #�� $������� $�� 9�������� �� ������� ��� ������ ��� , Ed.��������� �� ����������� <��� ,BA-�
2. Larionescu S., 1 ������� ��������� ���� ���� �������, Matrix ROM, Buc.1999.
3. Ionescu C., Larionescu S., ������ ��� ��� ��������������( ������� � ��,UTCB, 1997.
4. ������� #�� ������� ��� 9�������� �� <������ M�� ���� �� Automatizarea
������ ����2������������� ������'�.��-�� �$'�ICB, 1982.5. Larionescu S. ������ ��� ��� ����������������'�ftp://instalatii.utcb.ro/ ,
directorul: prof S Larionescu/doc/rezumat curs.pdf, UTCB, 2000 6. Popescu D., Teoria sistemelor automate, Matrix ROM, Buc., 2000.
1 �� �%������ ��� ����� ������� ���������� �� ���� ������' �� ����� �������� �� ������ �� �����
������� ��� ����� �� �� ����� ����� �� ������ �� ����� ��������� ���� ��� ������
Top Related