Conducerea Unui Proces Industrial Si Parametrizarea Regulatorului de Temperatura, cu Plc

=== 87568b897f409d56099724d9aedcbbff686f2dcb_122037_1 ===

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE UNIVERSITATEA ”1 DECEMBRIE 1918” DIN ALBA IULIA MASTER: SISTEME ELECTRONICE INTELIGENTE AVANSATE

LUCRARE DE DISERTAȚIE

Coordonator științific

Prof.univ. dr.

Absolvent,

2018

MINISTERUL EDUCAȚIEI NAȚIONALE UNIVERSITATEA ”1 DECEMBRIE 1918” DIN ALBA IULIA MASTER: SISTEME ELECTRONICE INTELIGENTE AVANSATE

Conducerea unui proces industrial și parametrizarea regulatorului de temperatură, cu P.I.D.

Coordonator științific

Prof.univ. dr.

Absolvent,

2018

CUPRINS

Introducere………………………………………………………………………4

CAPITOLUL 1– PREZENTAREA REGULATOARELOR UTILIZATE ÎN CONTROLUL PROCESELOR INDUSTRIALE………………………………………………………..………5

1.1.Tipuri de regulatoare…………………………………………………………………..…5

1.2.Regulatoare de tip proporțional…………………………………………….………..…9

1.3.Regulatoare de tip p , pi, pd, pid.……………………………………………..…..…..10

CAPITOLUL 2 . PLC UTILIZATE ÎN CONDUCEREA PROCESELOR INDUSTRIALE14

2.1.Termenele de intrari, iesiri……………………………………………….…………….14

2.2.Limbaje de programare, modul utilizat……………………………………..………..16

2.3. P.L.C.- ul utilizat…………………………………………………………………………19

CAP ITOLUL3. TIPURI DE SENZORI UTILIZATI IN SISTEMELE INDUSTRIALE.…33

3.1. Temperaturi, presiuni……………………………………………………………..……33

3.2.Procesele utilizate…………………………………………………………………….…40

CAPITOLUL 4 . MONITORIZARE PROCESE INDUSTRIALE………………..…………42

4.1.Sisteme SCADA…………………………………………………………………..……..42

4.2. Sisteme HMI.…………………………………………………………………….………44

Concluzii……………………………………………………………….………54

Bibliografie……………………………………………………………….……56

Anexe……………………………………………………………………….…..60

Conducerea unui proces industrial și parametrizarea regulatorului de temperatură, cu P.I.D.

Introducere

Înțelegerea și aplicarea teoretică a conducerii unui proces industrial și parametrizarea regulatorului de temperatură datează din anii 1920 și sunt implementate în aproape toate sistemele de control analogic; inițial în controlere mecanice, fiind apoi folosit ulterior în computere cu procese industriale.Motivarea alegerii temei constă în utilizarea industrială pe scară largă a regulatoarelor de temperatură.Teoria controlului datează din secolul al XIX-lea, când baza teoretică pentru funcționarea guvernatorilor a fost descrisă inițial de James Clerk Maxwell. Teoria controlului a fost în continuare dezvoltată de Edward Routh în 1874, Charles Sturm, iar în 1895 de către Adolf Hurwitz.Aceștia au contribuit la stabilirea criteriilor de stabilitate a controlului; și începând cu anul 1922, dezvoltarea teoriei controlului PID de către Nicolas Minorsky.Teoria controlului în ingineria sistemelor de control se ocupă de controlul sistemelor dinamice de operare continuă în procese și mașini proiectate. Obiectivul este de a dezvolta un model de control pentru controlul unor astfel de sisteme utilizând o acțiune de control într-o manieră optimă fără întârziere sau depășire și asigurarea stabilității controlului. Studiul conține patru capitole, care implică o parte teoretică și un studiu de caz. În partea teoretică este prezentat specificul regulatoarelor de temperatură în procesele industriale, prin determinarea caracteristicilor regulatoarelor de tip proporțional și p, pi, pd și pid. De asemenea, se asimilează termenele de intrări-ieșiri cât și de temperatură, la fel limbajul de programare utilizat. Capitolul IV prezintă sistemele SCADA și HMI și înglobează partea practică care se referă la programarea regulatorului de temperatură in TIA PORTAL V13. Astfel, în plc sim se va simula creșterea sau scăderea temperaturii cu ajutorul PID-ului, pentru a se determina cum influențează utilizarea PID-ului creșterea sau scăderea temperaturii în jurul unei valori prestabilite.  Obiectivul studiului este de a constata importanța regulatoarelor de temperatură în procesele industriale în vederea aducerii unui aport propriu la viitoare cercetări.

CAPITOLUL 1– PREZENTAREA REGULATOARELOR UTILIZATE ÎN CONTROLUL PROCESELOR INDUSTRIALE

1.1.Tipuri de regulatoare

Ca și alte regulatoare, regulatoarele de temperatură sunt dispozitive mecanice autonome care asigură o acțiune de control proporțională. Acest lucru înseamnă că nu sunt capabile să mențină o valoare de referință deoarece, pentru a schimba deschiderea supapei, mai întâi trebuie să se schimbe temperatura măsurată. Prin urmare, tot ce pot face este să urmeze o linie de operare care corelează deschiderea supapei (sarcină) la temperatura controlată (măsurare). Diferența dintre setarea temperaturii și temperatura reală a procesului se numește offset a regulatorului. Datorită acestei compensări, controlul temperaturii rezultat nu este foarte precis și, prin urmare, aceste regulatoare sunt utilizate numai în astfel de aplicații secundare ca HVAC((H) Incalzire, (V) Ventilatie, (AC) Aer Conditionat, sau în engleză Heating, ventilation, air conditionin). Temperatura este detectată de elementul de măsurare prin detectarea expansiunii termice pe care materialul îl resimte. Un regulator de temperatură este un dispozitiv de comandă care conține un element de detectare primar (bulb), element de măsurare (actuator termic), o intrare de referință (reglare) și un element final de comandă (supapă). Deoarece nu au nevoie de energie externă (electricitate, aer etc.), regulatorii sunt descriși ca fiind "auto-acționați". Ei "împrumută" energia termică din mediul controlat pentru a obține forțele necesare. Regulatoarele de temperatură sunt de obicei reprezentate pe o foaie de flux cu un simbol TCV (valvă de control al temperaturii). O buclă regulată de temperatură regulată (reprezentată ca TIC sau TRC pe foaia de flux) este superioară nu numai pentru că indică măsurarea LH (pe care TCV o poate face și ca o caracteristică specială), dar și pentru că nu se limitează la un control proporțional simplu și, prin urmare, este capabilă să își mențină valoarea de referință fără a fi compensată. Sunt disponibile două tipuri de regulatoare – acționate direct și pilotate. Ele se disting prin modul în care este acționată supapa (elementul de comandă). În cazul acționării directe, unitatea de putere (burduf, diafragm etc.) al dispozitivului de acționare termică este conectată direct la dopul supapei și dezvoltă forța necesară pentru a deschide complet și închide supapa. În tipul acționat de pilot, dispozitivul de acționare termică deplasează o supapă pilot, internă sau externă. Acest pilot comandă cantitatea de energie de presiune din agentul de control (fluidul prin supapă) către un piston sau diafragmă, care la rândul său dezvoltă putere și împingere pentru poziționarea conectorului principal al supapei. Pilotul poate fi intern sau extern. Atunci când sunt disponibili pot fi și piloți multipli externi independenți. Regulatoarele cu acționare directă sunt, în general, mai simple, cu costuri reduse și mai cu adevărat proporționale în acțiune (cu o oarecare stabilitate mai bună), în timp ce regulatorii acționați de pilot au becuri mai mici, un răspuns mai rapid și o proporție mai restrânsă și pot suporta presiuni mai mari prin supapă. Regulatoarele comandate de către comandă pot de asemenea să gestioneze funcțiile interdependente prin utilizarea mai multor piloți, cum ar fi temperatura plus presiune plus blocări electrice etc. Există două stiluri de regulatoare de temperatură – autocontrol și teledetecție. Depinde care dintre ele ste adecvată pentru localizarea și structura elementului de măsurare (actuator termic). Regulatoarele autonome conțin întregul actuator termic din corpul supapei, iar servomotorul servește ca element principal de detectare. Astfel, stilul autonom poate să perceapă numai temperatura fluidului care curge prin valvă și că se poate spune că fluidul este atât agentul de control, cât și mediul controlat. Dispozitivul reglează temperatura lichidului prin reglarea debitului fluidului Regulatoarele autonome sunt în general furnizate cu elemente termice de expansiune lichidă sau cu tip de fuziune. Pentru un regulator de temperatură de tip senzor intern, scopul este de a pastra tuburile de urmarire pline de aburi in timp ce se scurge numai condensul. Valva TCV de tip senzor intern garantează aceasta, deoarece dacă este setată de pildă la la 93 ° C, peretele este deschis atunci cand detectează o temperatură mai scăzută, eliberând astfel condensul și se va închide atunci când temperatura crește peste această valoare, împiedicând astfel eliberarea aburului. În regulatoarele de teledetecție, becul (elementul de detecție primar) este separat de elementul de putere (burduf etc.) al dispozitivului de acționare termică și este de obicei conectat la acesta prin tuburi capilare flexibile . Acest stil este de asemenea să sens și să regleze temperatura unui fluid (mediul controlat) diferit de cel al fluidului care curge prin vană (agentul de control). Stilul autonom este mai simplu, frecvent mai mic cost, și "fără ambalaj" (nu are un sistem care să alunece prin supapă), dar este limitată la utilizări cum ar fi reglarea temperaturii apă, etc. care iese din motor, compresor, procese exotermice etc. O discuție suplimentară este limitată la unele forme speciale de supape și la factorii legați de selecție și utilizare datorită limitării forței termice element de acționare. Acțiunea valabilă se referă la relația dintre mișcarea tijei și poziția locașului și a scaunului. O supapă cu acțiune directă se închide pe măsură ce tija se deplasează în jos în supapă. O supapă cu acțiune inversă se deschide când tija se deplasează în jos. O supapă cu trei căi combină aceste deschideri, un orificiu (sau un set de porturi) și celălalt port închis în mișcare descendentă. Acțiunea valvelor este produsă prin mișcarea care rezultă din schimbarea temperaturii., printr-un regulator cu acțiune directă, folosind o supapă cu acțiune directă pentru a reduce fluxul de agent de încălzire la creșterea temperaturii. Controlul de golire este cel mai frecvent realizat de un regulator cu acțiune inversă cu o supapă cu acțiune inversă pentru a crește debitul de lichid de răcire la creșterea temperaturii. Cu toate acestea, la sistemele constante de curgere a lichidului de răcire, un regulator cu acțiune directă cu supapa sa într-o linie de by-pass este ocazional utilizat pentru a varia debitul prin schimbătorul de căldură. Vana cu trei căi asigură un control pozitiv al unui astfel de sistem de răcire, curge prin cele două picioare ale circuitului de răcire (schimbător și bypass). Acest lucru oferă un control bun al temperaturii, dar consumă energie. Amestecarea a două medii la diferite temperaturi de alimentare pentru a controla temperatura amestecată este de asemenea realizată cu supape cu trei căi. Regulatoarele comandate de către pilot folosesc întotdeauna supape cu un singur loc. La tipurile cu acționare directă, utilizarea supapelor cu un singur loc este limitată la maximum de 2 inci (50 mm) din două motive: ridicarea completă necesară și forța de închidere necesară timp de presiune maximă în zona supapei. O supapă cu o singură înălțime cu dop de echilibrare a pistonului elimină problema forței de închidere, însă necesită o ridicare cu deschidere completă ușor mai ridicată. Supapele cu două canaturi sunt cele mai frecvente la regulatoarele acționate direct în dimensiuni de până la 4 inci (100 mm ). Motivele includ: ascensorul scăzut complet și cerința minimă de forță de închidere. Suprafața nebalanțată a supapelor cu două locuri este diferența dintre cele două zone ale portului, care este de aproximativ 6% din cea mai mare dintre cele două; prin urmare, termenul "semi-echilibrat" este utilizat pentru supapele cu două locuri 5.7h). Supapele cu trei căi utilizate cu regulatoare de temperatură sunt de trei modele de bază. Supapele mai mici (de până la 2 inci sau 50 mm) sunt de construcție "neechilibrată" cu un singur loc, cu un dop comun care se deplasează între două scaune. În dimensiuni de la 2 la 6 inch (50 la 150 mm) există două modele. Un dop de tip manșon (care necesită o etanșare a corpului) se deplasează între două scaune și asigură un echilibru apropiat al forțelor de închidere, însă necesită o ridicare tipică cu un singur loc. Un design semi-echilibrat, în esență două supape cu două scaune pentru fiecare traiectorie cu dopuri conectate, dă atât forță scăzută, cât și forță mică de așezare. Această construcție este oarecum mai scumpă. Cu toate acestea, ghidarea cu plută este considerată un factor mai puțin important cu regulatorii decât cu supapele de control deoarece aplicațiile implică presiuni și viteze relativ mici. Așadar, multe supape cu o singură înălțime acționate direct sunt doar ghidate cu tija. Cele mai multe supape cu două locuri sunt scaun ("aripa") ghidate, dar unele modele de sus și jos ghidate sunt, de asemenea, în uz. Ventilele acționate de pilot sunt, în general, bine ghidate, ca arcurile supapelor echilibrate ale pistonului. Caracteristicile fluxului Majoritatea ventilelor de reglare sunt de tipul cu deschidere rapidă pentru a utiliza cele mai scurte ascensoare practice. În mod special, dopurile de ridicare joasă sunt disponibile în unele supape mici cu un singur loc. Caracteristicile valvelor ideale pentru buclele de control al temperaturii sunt egale în procente. Acesta este un alt motiv pentru care regulatoarele TCV nu sunt utilizate pentru aplicațiile critice de control al temperaturii. Regulatoarele sunt disponibile sau recomandate pentru presiuni mai mari de 250 PSIG (1.7 MPa). Regulatoarele de scurgere a apei nu trebuie considerate dispozitive de închidere pozitivă. Cu toate acestea, în condiții "noi", scurgerea în poziția închisă pentru supapele metalice așezate poate fi de așteptat să fie de 0,02% din capacitatea maximă pentru regulatoarele duble și 0,5% pentru celelalte.

1.2.Regulatoare de tip proporțional

Pentru reglarea blocului voltaic, sunt două tipuri de regulatoare, proporționale și integrale.Tipul proporțional este reprezentat în schema umătoare:

Cuplul mașinii electrice la o anumită viteză este limitat de curba de capacitate. Ieșirea regulatorului de turație, care este în principiu comanda cuplului la mașina electrică, ar trebui, de asemenea, limitată corespunzător. Prin această limitare, performanța de reglare a vitezei și performanța de respingere a perturbațiilor pot fi degradate în cazul schimbării rapide a comenzii de viteză și a cuplului de perturbație mare. Această degradare a performanței poate fi redusă prin folosirea controlerului anti-lichidare. Câștigul regulatorului de reglare a vitezei pentru regulatorul de viteză poate fi setat ca inversul câștigului proporțional al regulatorului PI ca câștigul anti-wind-up al regulatorului de curent PI. Câștigul poate fi reglat de la valoarea stabilită de inversul câștigului proporțional al regulatorului de viteză. În unele sisteme de control al mișcării, poziția rotorului sau a motorului este preocuparea. De asemenea, pentru manipulatorul robotului, deoarece traiectoria efectoarelor de capăt ar trebui să fie controlată, poziția rotorului fiecărei axe a servomotorului manipulatorului ar trebui să fie reglată. Multe tipuri de regulatoare de poziție au fost dezvoltate și utilizate în industrie, dar în acest capitol este introdus un tip de controler de poziție, utilizat pe scară largă în industria de control al mișcării. Deși funcția de transfer între viteza comandată și viteza reală cu câștigurile poate fi reprezentată în limita de bandă a regulatorului de viteză, funcția de transfer poate fi aproximată ca lărgimea de bandă a buclei de control al vitezei.

1.3.Regulatoare de tip p , pi, pd, pid.

Programul FREDOM poate fi aplicat pentru proiectarea sistemelor de control liniar în domeniul frecvențelor. Datele de intrare ale programului sunt precizia statică prescrisă pentru semnalul de intrare dat, marja de fază și timp. Programul determină mai întâi câștigul necesar în buclă pentru a satisface precizia statică – Apoi, cu acest regulator P, caracteristicile de frecvență ale buclelor deschise și închise sunt calculate și reprezentate grafic. Evaluând răspunsul de frecvență al bucla deschisă, acesta oferă valorile frecvenței reale și a marjei de fază. Pentru cerere, programul determină și descrie răspunsul unitar la buclele deschise și închise. Dacă sistemul nu satisface cerințele prescrise, programul oferă un compensator. Dacă este acceptat, programul calculează frecvența și răspunsurile timpului și pentru sistemul compensat. Designerul are posibilitatea să dea și altor compensatori și să examineze efectul asupra comportamentului sistemului. Algoritmul de compensare face mai întâi o decizie asupra tipului de compensator (P, PI, PD, PID). În cunoașterea tipului, precizia statică prescrisă și numitorul bucla deschisă, algoritmul determină necesitatea unui efect de integrare în compensator. Apoi, comparând timpul stabilit cu cel estimat (calculat din frecvența de decupare), el decide asupra efectului de diferențiere (accelerarea este necesară sau nu). Comparația dintre marja de fază prescrisă și cea reală este, de asemenea, un punct de vedere pentru decizie: Dacă marja de fază trebuie să fie mărită, algoritmul consideră necesitatea unui efect de diferențiere. Schema de decizie este prezentată în tabelul 1 de mai jos. Apoi, programul calculează frecvența de întrerupere dorită pentru sistemul compensat din timpul de stabilire prescris și pentru această frecvență determină amplitudinea și unghiul de fază al sistemului necompensat. Programul determină parametrii compensatorului de tipul dat pentru a asigura frecvența de tăiere prescrisă și marja de fază. În regulatorul PID raportul dintre constanta de timp de integrare și diferențiere este fix. Dacă trecerea de fază necesară este mai mare de 90, programul scade frecvența de întrerupere la al treilea și calculează din nou parametrii în cazul compensării PD sau PID. Utilizând regulatorul PID dacă schimbarea de fază necesară ar fi negativă, programul se va schimba la regulatorul PI. Algoritmul de compensare se ocupă și de timpul mort. Ea verifică, în cazul în care frecvența de întrerupere dorită este mai mare decât 1,5 / timpul mort sau nu. Dacă nu, procedeul de proiectare este așa cum este descris mai sus (pentru un timp mort fără să se lase programul să calculeze un controler de integrare adecvat). Dacă da, programul dă un avertisment: compensarea nerealizării, timpul de depozitare trebuie să crească. Parametrii compensatorului oferit de algoritmul de proiectare sunt vizualizați pe ecran, urmată de întrebarea: O.K.? În funcție de răspunsul designerului, calculele continuă cu acest compensator sau programul solicită parametrii compensatorului propriu al utilizatorului. Utilizarea acestui program este descrisă în forma detaliată de mai sus, deoarece este un exemplu frumos de metode de proiectare a domeniului clasic de frecvență foarte bine aplicabile. Se remarcă și programul TTD0M1, care determină parametrii optimi de control ai unui sistem de control liniar cu parametri lumped, prin minimizarea pătratului integral al erorii. Citirea în semnalul de transformare Laplace a semnalului de eroare, coeficienții polinomului de sistem, valorile de pornire și precizia parametrilor care trebuie optimizați, dau pașii de optimizare, parametrii optimi de control și valoarea optimă a criteriului integrat quadratic. Răspunsul pas al sistemului analizat poate fi desenat pe un plotter digital sau poate fi afișat pentru parametrii optimi și de pornire. Dialogul interactiv oferă o posibilitate de a modifica unul sau mai mulți parametri de intrare, în plus, pot fi efectuate fie pentru optimizare, fie pentru simulare separată.

Tabel numărul 1.

Pentru o anumită sarcină de control, nu este în mod evident necesar să se adopte toate cele trei acțiuni. Astfel, alegerea tipului de controler este o parte integrantă a designului operatorului, luând în considerare faptul că obiectivul final este obținerea celor mai bune raportul cost / beneficiu și, prin urmare, cel mai simplu controler capabil să obțină o performanță satisfăcătoare ar trebui să fie preferat. În acest context, aceasta. merită să analizăm pe scurt câteva orientări privind modul în care trebuie să fie identificat tipul de cărucior (P, PI, PD, PID). Așa cum am menționat deja, un regulator P are dezavantajul, în general, de a da o eroare non-ero constantă. Cu toate acestea, în sarcinile de control în care acest lucru nu este îngrijorător, cum ar fi de exemplu în controlul nivelului rezervorului de supratensiune sau în buclele interioare (secundare) ale arhitecturilor de control în cascadă, unde eroarea zero la starea de echilibru este asigurată de acțiunea integrală adoptată în controlerul exterior (primar), un controler P poate fi cea mai bună alegere, deoarece este ușor de proiectat. Într-adevăr, dacă procesul are o dinamică de ordin scăzut llit: câștigul proporțional poate fi setat la valoare ridicată pentru a oferi un răspuns rapid și o eroare la starea de echilibru scăzută. Mai mult, dacă o componentă integrală este prezentă în sistemul care urmează să fie controlat (cum ar fi în aerosistemele mecanice sau în vasele de supratensiune unde variabila manipulată este diferența dintre fluxul de intrare și ieșire) și nu pot apărea perturbații de sarcină, atunci există nu este nevoie de o acțiune integrală în controler pentru a furniza o eroare de control zero la starea de echilibru. Performanță poate lx; de obicei îmbunătățită prin adăugarea unei acțiuni derivate, adică prin adoptarea unui controler PD. De fapt, acțiunea derivată furnizează un conductor de fază care permite creșterea lățimii de bandă a sistemului 1.1K: și, prin urmare, accelerarea răspunsului la o valoare setată, schimbare. PIN este un controler de trei moduri P și D, care este disponibil comercial de la 1930. În decursul aceluiași deceniu au fost publicate doar documentele de cercetare primare cu privire la controlul proceselor, controlerul PID este cel mai simplu și foarte eficient tip de controler. A fost popular încă de la inventarea sa și este utilizat în aproximativ 90% din industrii. Odată cu simplitatea sa, un controler PID oferă multe alte avantaje, cum ar fi funcționalitatea și aplicabilitatea perfectă. Pare a fi intuitiv a proiecta și a regla un controler PID. Dar dacă multe obiective, cum ar fi stabilitatea perfectă și tranzitorii mici trebuie să fie atinse atunci, este greu de a pune în aplicare un controler PID practic.Un controller PID se recunoaște după formula: o fază de plumb- compensator lag cu un pol la origine și altele la infinit. Un controller PID standard poate fi exprimat prin funcția de transfer, în general scrise în paralel.Controlerul este un dispozitiv care generează un semnal de control pentru a acționa final controler – element care manipulează unele variabile pentru a controla procesul. De aici au existat multe tipuri de controale sau scheme de control utilizate pentru controlul procesului (CSTR). Cu toate acestea, cel mai comun tip de controlere care arc utilizate în industrii este P, 1, D sau forme compozite, cum ar fi PI, PD, sau PID (depinde de tipul de proces care urmează să fie controlat). Au existat niște controlere inteligente (cum ar fi FLC, Neural Network Controller, etc.) proiectate și dezvoltate în ultimii ani și care sunt utilizate în procesele de control al proceselor. Scopul final al oricărui tip de controler în proces este manipularea sau reglarea procesul în așa fel încât performanțele dorite să fie realizate cu anumite caracteristici tranzitorii și staționare de echilibru adecvate ale sistemului.

CAPITOLUL 2 . PLC UTILIZATE ÎN CONDUCEREA PROCESELOR INDUSTRIALE

2.1.Termenele de intrări, ieșiri

Figura numărul 1: Componente Hardwere pentru Pump Expert S

Decizia, la selectarea electronicii, este la latitudinea unui sistem modular inteligent de intrare / ieșire, completat de un mini-PLC (controller logic programabil) cu interfețe fieldbus diferite, g. Profibus-DP – FIGURA NR. 1. Steven Klepper a discutat despre ciclul de viață al produselor (PLC) în ceea ce privește intrarea, ieșirea, creșterea și inovarea. Autorul a discutat și a demonstrat rolul de selecție a tehnologiei pe PLC, cum ar fi modul în care criteriile de selecție a tehnologiei au inclus incompetența pieței. Cooper și Kleinsehmidt au stabilit conceptual procesul de dezvoltare a produsului bazat pe tehnologia disponibilă. Autorii au împărțit procesul de dezvoltare în trei categorii diferite. Tehnologia modifică modul în care sunt desfășurate multe activități comerciale. Tehnologia eficientă aduce avantajul competitiv, care este punctul forte a principalilor factori importanți pentru multe companii. Este necesar a înțelege,a comunica și integra strategia tehnologică cu strategiile de marketing, financiare, operațiuni și resurse umane. Modul de maturitate a managementului tehnologiei a fost utilizat pentru a evalua nivelul de maturitate al managementului tehnologic prin promovarea capacității de management al tehnologiei. Wu și colab. a dezvoltat un model empiric pentru a evalua importanța planificării strategice a TM pentru organizațiile chineze de înaltă tehnologie. TMMM a avut 5 niveluri , și anume nivelul inițial, nivelul definit, nivelul gestionat, nivelul de benchmarking și nivelul de îmbunătățire continuă. S-au identificat planificarea strategică a elementelor tehnologice (cum ar fi resursele, cultura organizațională și calitatea). Nu au fost discutate selecția acestor elemente și aplicabilitatea la organizațiile multinaționale. Ulterior, în teorie, s- a extins modelul de cinci procese, care leagă activitatea de lucru de activitățile de afaceri, cum ar fi nivelul corporativ, de afaceri și operațional. O procedură de evaluare a managementului tehnologic (TMAP) et al 2 (MJ1), prin intermediul unui studiu de caz, autorii au demonstrat că TMAP a îmbunătățit procesul de comunicare și procesul decizional organizațional tehnologic. Multe cadre au fost dezvoltate pentru a înțelege difuzarea noilor tehnologii și au menționat despre diferitele tipuri de adepți pentru adaptarea noilor tehnologi. Teoria difuziei a fost dezvoltată în continuare pentru a înțelege prognoza tehnologică.

2.2.Limbaje de programare, modul utilizat

Un limbaj de programare pentru PLC ar trebui să fie o formă specială de controler bazat pe microprocesoare care utilizează o memorie programabilă pentru a stoca instrucțiuni și a implementa funcții cum ar fi logica, secvențierea, calcularea, numărarea și aritmetica pentru a controla mașinile și procesele și este proiectată să fie operate de ingineri, cu o cunoaștere limitată a computerelor și limbajelor de calcul. De obicei, un sistem PLC are componentele funcționale de bază ale unității de procesor, memorie, unitatea de alimentare, secțiunea interfață intrare / ieșire, interfața de comunicații și dispozitivul de programare. Pentru a opera sistemul PLC, este necesar ca acesta să acceseze datele care urmează a fi procesate și structurile, adică programul, care informează despre modul în care vor fi procesate datele. Ambele sunt blocate în memoria PLC pentru a avea acces în timpul procesării. Canalele de intrare / ieșire a plăcilor oferă funcții de izolare și de condiționare a semnalului, astfel încât senzorii și dispozitivele de acționare pot fi adesea conectați direct la ei pentru alte circuite. Ieșirile arcului sunt specificate ca fiind de tip releu, tip tranzistor. Interfața de comunicații este utilizată pentru a recepționa și transmite date pe rețelele de comunicații de la sau la alte PLC-uri la distanță. Există două tipuri comune de proiectare mecanică pentru sistemele PT.C – un singur tip și tipuri modulare / rack. Standardele definite pentru PLC-uri. Implică definirea limbajelor de programare: diagrame de scară (LAD), lista de instrucțiuni (IL), șanse de funcții secvențiale (SF ) structurate tcs.1 (ST), diagrame de funcții ami (PUD). Un dispozitiv de programare poate să fie un dispozitiv portabil, o consolă desktop sau un computer. Numai atunci când programul are o formă programată și este pregătită, este transferată la unitatea de memorie. Dispozitivele de programare vor conține, în mod normal, suficientă memorie pentru a permite unității să rețină programe în timp ce sunt transportate dintr-un loc în altul. Consolele desktop sunt probabil posibile cu o unitate de afișare vizuală cu o tastatură completă și afișare pe ecran. Computerele personale sunt utilizate pe scară largă pentru programarea PLC-urilor. Un avantaj major al utilizării unui computer este că programul poate fi stocat pe hard disk sau pe un CD și copiile ușor de făcut. Computerul este conectat la cablul PI.C prin cabluri Ethernet, RS-232, RS-4H5 sau RS-422. Producătorii PLC au software de programare pentru PLC-urile lor. De exemplu, Mitsubishi are MELSOFT. Software-ul Mitsubishi iQ Works este o suită de patru pachete software MELSOFT care permit programarea intuitivă a unui sistem de formular IQ Hal, inclusiv configurația sistemului / rețelei, programarea seriei Q și FX, programarea Q Motion Controller și setarea servo. GOT 1000 ITMT design de ecran. Simulatoarele și software-ul de configurare suplimentară au fost integrate în software-ul de bază și a fost implementată programarea de etichete pe întregul sistem. MELSOFT Navigator este centrul de interes al programului iQ Works care integrează celelalte programe MELSOFT incluse în iQ Works, funcții cum ar fi proiectarea configurației sistemului, setarea parametrilor lotului, etichetele de sistem și hatch-ul citit toate ajutoarele pentru a reduce costurile de exploatare (TCG) MELSOFT GX Works 2 este software-ul de întreținere și programare FLC care suporta toate controalele MELS EC de la PLC-urile compacte ale seriei MEL SEC FX la PLC-urile modulare, inclusiv sistemul MEL SECQ și utilizează un mediu bazat pe Windows. Acesta susține metodele de programare din lista de instrucțiuni (IL), diagrama scării (IT)) și limbile diagramelor funcționale secvențiale (SFC). Poți să te întorci și să te întorci între IL anti LD în timp ce lucrezi. Puteți programa propriile blocuri, iar o gamă largă este disponibilă pentru configurarea funcțiilor speciale. Pachetul include editori puternici și funcții de diagnoză în configurarea rețelelor și hardware-ului MELSEC, precum și funcții extinse de testare și monitorizare. Ajută aplicațiile gelului să funcționeze rapid și eficient. Oferă simulare offline pentru toate tipurile de PLC-uri și permite astfel simularea tuturor dispozitivelor și a răspunsurilor aplicațiilor pentru testarea realistă. Ca o altă ilustrare, Siemens are S1MATIC STEP 7respectă pe deplin standardul internațional IEC 61131-3 pentru limbajele de programare PLC. Cu STEP 7, programatorii pot selecta din diferite limbi de programare, Resides T, AD mid FRD, STEP 7 Bazele includ de asemenea limbajul de programare IL disponibil în cadrul IRC 61 131-3. Se mai remarcă limbajul de programare ST, numit SIMATIC S7-SCL sau SFC, numit SIMATIC S7, care oferă o modalitate eficientă Id descrie sistemele de control secvențiale grafic, capabilități de diagnosticare, instrumente de diagnosticare a proceselor, simulare PLC, întreținere și documentare S7-PLCS1M este un pachet opțional STEP 7 care permite simularea unei platforme de control SIMATIC S7 și IcsLing a unui program de utilizator pe un PC, și rafinarea înainte de instalarea hardware-ului. Prin testarea timpurie a dezvoltării unui proiect, a unui proiect general. Calitatea se poate îmbunătăți, instalarea și punerea în funcțiune pot fi astfel mai rapide și mai puțin costisitoare, deoarece defectele programului pot fi șterse și corectate devreme pe parcursul dezvoltării. În același timp, Roekell Automation are RSI.ogix pentru familia LEA Allen-Bradley PLC-5 din PITA. Familia RSLogix ™ a pachetelor de programare logică IRC II 131 compatibilă cu scara de programare este flexibilă. editoare ușor de utilizat, instrumente de căutare și simțire comune, instrumente de diagnosticare și depanare a defecțiunilor, precum și funcționalități puternice, de economisire a timpului. Această familie de produse a fost dezvoltată de sistemele de operare Microsoft * Windows'. Pentru a proiecta un circuit de comandă PLC direct în format boolean sau mnemonic este adesea dificil, dacă nu imposibil. Din acest motiv, cei mai mulți designeri de programe PLC își creează programul mai întâi pe foi de hârtie în formă de schemă de scară sau forma grafică a sistemului. Deoarece electricienii și inginerii programează de obicei PLC-uri utilizate pentru prezentarea circuitului diagramei scării, nu este deloc surprinzător faptul că programarea la scară este atât de populară. Deoarece PLC-urile nu pot fi programate direct din circuitele de scară sau de sistem, schema de diagramă a sistemului trebuie tradusă și fragmentată în instrucțiuni de cod urmată de operandul necesar pentru fiecare instrucțiune. Aceste instrucțiuni sunt apoi introduse în PLC prin consola de programare (programator portabil). Alternativ, se poate crea diagrama scării sau schema fluxului de sistem direct pe ecranul unui programator PLC desktop sau desktop și apoi transferați-o la PLC cu ajutorul unei legături de gazdă și a unui modul PLC corespunzător. Majoritatea experților PLC spun că această afirmație poate fi înșelătoare. PLC-urile înțeleg și pot fi programate doar cu o singur limbaj de programare, uneori numită limbă a mașinii sau o listă de instrucțiuni, dar mai corect, se numește Limbaj de instruire bolean. Acest cod constă din instrucțiuni de intrare codificate ce cuprind cele patru cuvinte standardizate: Funcțiile de comutare logică pot fi exprimate în formă de ecuație. sau electronice. Principiile fundamentale ale expresiei de comutare logică utilizează notațiile algebrei booleene, elaborată și publicată de George Boole, profesor de matematică la Queens College, County Cork, Irlanda, în 1854. Legile și teoremele sale sunt încă valabile astăzi și sunt fundamentul de comutare logică, utilizate în multe domenii, inclusiv telefoane și computere. Ecuații de comutare constau din semnal etichete, care pentru PLC-uri sunt de obicei numere și sunt numite operanzi. Ele includ, de asemenea, semnele de funcții "OR", semnele funcțiilor "AND" și parantezele (paranteze), dacă este necesar, și un semnal egal înainte de desemnarea de ieșire.

2.3. P.L.C.- ul utilizat

Funcționalitatea PLC a evoluat de-a lungul anilor pentru a include controlul secvențial al releului, controlul mișcării, controlul proceselor, sistemelor de control distribuite și crearea de rețele. Capacitățile de procesare a datelor, de stocare, de procesare și de comunicare ale unor PLC-uri moderne sunt aproximativ echivalente cu computerele desktop. Programarea PLC, combinată cu hardware-ul de intrare / ieșire de la distanță, permite unui computer desktop cu scop general să suprapună unele PLC-uri în anumite aplicații. Controlerele computerelor de birou nu au fost acceptate în general în industria grea, deoarece computerele desktop rulează pe sisteme de operare mai puțin stabile decât PLC-urile și deoarece hardware-ul desktop-ului nu este în mod obișnuit conceput la aceleași niveluri de toleranță la temperatură, umiditate, vibrații și longevitate ca procesoare utilizate în PLC-uri. Principala diferență față de majoritatea dispozitivelor computerizate este aceea că PLC-urile sunt destinate și, prin urmare, tolerează condiții mai dure (cum ar fi praful, umiditatea, căldura sau frigul), oferind în același timp o intrare / ieșire extensivă la senzori. Intrarea PLC poate include elemente digitale simple cum ar fi comutatoare de limită, variabile analogice de la senzori de proces (cum ar fi temperatura și presiunea) și date mai complexe, cum ar fi cele din sistemele de poziționare sau de vizionare mecanică. Ieșirea PLC poate include elemente precum lămpi indicatoare, motoare electrice, cilindri pneumatici sau hidraulici, relee magnetice, solenoide sau ieșiri analogice. Aranjamentele de intrare / ieșire pot fi integrate într-un PLC simplu, sau PLC-ul poate avea module externe atașate la o rețea de calculatoare care se conectează la PLC. În ultimii ani, produsele mici numite PLR ​​(relee logice programabile), precum și prin nume similare, au devenit mai comune și acceptate. Acestea sunt asemănătoare PLC-urilor și sunt utilizate în industria ușoară, unde sunt necesare doar câteva puncte de intrare / ieșire și urmăresc un cost redus. Aceste dispozitive mici sunt în mod obișnuit făcute de către mai mulți producători într-o dimensiune și formă fizică comune și sunt marcate de producătorii de PLC-uri mai mari pentru a-și completa gama de produse finite. Controlerele logice programabile (PLC-uri) au fost parte integrantă a automatizării fabricilor și a controlului proceselor industriale de zeci de ani. PLC-urile controlează o gamă largă de aplicații de la funcțiile de iluminare simple la sistemele de protecție a mediului până la instalațiile de prelucrare chimică. Aceste sisteme efectuează multe funcții, oferind o varietate de interfețe analogice și digitale de intrare și ieșire; procesare a semnalului; conversia datelor; și diferite protocoale de comunicare. Toate componentele și funcțiile PLC sunt centrate în jurul controlerului, care este programat pentru o anumită sarcină. PLC-urile au patru până la sute de canale de intrare / ieșire într-o gamă largă de factori de formă, astfel încât dimensiunea și puterea pot fi la fel de importante ca și precizia și fiabilitatea sistemului. Mai mult, conduc procesele industrial în integrarea caracteristicilor corecte în circuitele integrate, reducând astfel amprenta totală a sistemului și cerințele de putere și făcând desene și modele mai compacte. Au o precizie ridicată,, astfel încât designerul de sistem poate crea produse de precizie care îndeplinesc cerințele stricte de spațiu și putere. PLC-urile moderne au fost introduse în anii 1960, și de zeci de ani funcția generală și fluxul semnalului nu s-au schimbat prea mult. Cu toate acestea, controlul procesului de douăzeci și unu de ani impune cerințe noi și mai stricte asupra unui PLC: performanță mai mare, factor de formă mai mic și flexibilitate funcțională mai mare. Trebuie să existe o protecție integrată împotriva descărcărilor electrostatice potențiale, a interferențelor electromagnetice și a interferențelor de radiofrecvență și a impulsurilor tranzitorii cu amplitudine ridicată aflate în setările industriale dure. Modulul PLC de bază trebuie să fie suficient de flexibil și configurabil pentru a răspunde diferitelor nevoi ale diferitelor fabrici și aplicații. Stimulentele de intrare (fie analogice sau digitale) sunt primite de la mașini, senzori sau evenimente de proces sub formă de tensiune. PLC trebuie să interpreteze și să transforme cu exactitate stimulul pentru CPU care, la rândul său, definește un set de instrucțiuni pentru sistemele de ieșire care controlează servomotoarele pe podeaua fabricii sau într-un alt mediu industrial.Contoarele sunt utilizate în principal pentru a număra articole cum ar fi cutiile care intră pe o linie de asamblare. Acest lucru este important deoarece, odată ce este umplut la maxim, elementul trebuie mutat, astfel încât să poată fi reluat. Multe companii folosesc contoarele în PLC de exemplu, pentru a număra cutii, sau pentru a număra câți paleți sunt pe un camion. Există trei tipuri de contoare, contoare Sus, contoare Jos și contoare Sus / Jos. Contoarele sus se numără până la valoarea presetată, pornesc CTU (ieșirea CounT Up) când se atinge valoarea prestabilită și sunt șterse la primirea unei resetări. Contoarele jos scad la o valoare prestabilită, activează CTD (ieșirea CounT Down) când se atinge 0 și sunt șterse la resetare. Când valoarea presetată este atinsă și se șterge la resetare. Funcția cea mai de bază a unui controler logic programabil (PLC) este de a primi intrări de la componente, care pot fi de la senzori sau comutatoare. Unele dintre componentele de bază ale unui PLC sunt module de intrare, o unitate centrală de procesare, module de ieșire și un dispozitiv de programare. Atunci când o intrare este activată, o anumită ieșire va fi activată. Câteva exemple pot fi setarea unui cronometru la 10ms, activarea cronometrului și o dată ce 10ms au trecut se stinge. Unele avantaje pentru utilizarea unui PLC peste alte dispozitive de programare sunt că utilizatorul nu trebuie să reîncarce nimic, PLC-ul are foarte puține întreruperi între difuzarea programelor diferite, utilizatorul poate programa off-line, iar PLC-urile nu sunt constrânse în timp. Funcția principală a unui cronometru este de a menține o ieșire pentru o anumită perioadă de timp. Un bun exemplu în acest sens este un sistem de iluminat depozit, în cazul în care se dorește ca puterea să fie întreruptă după 2 minute, pentru a oferi timp.. Un temporizator de oprire se activează imediat când este pornit, se contorizează de la un timp programat înainte de decuplare și este șters când intrarea de activare este dezactivată. Un cronometru Delay-ON este activat de intrare și începe să acumuleze timp, se contorizează până la un timp programat înainte de decupare și este șters când intrarea de activare este dezactivată. Un cronometru Delay-ON-Retentive este activat de intrare și începe să acumuleze timp, păstrează valoarea acumulată chiar dacă treapta (scara logică) merge falsă și poate fi resetată numai de către un contact RESET. Dacă utilizatorul programează PLC să efectueze o ieșire în 10ms, va efectua ieșirea în 10ms spre deosebire de alte programe precum LabView care pot avea o întârziere în activare. Sistemele de operare, cum ar fi Windows, nu se pretează la execuția logică , rezultând că este posibil ca controlerul să nu răspundă întotdeauna schimbărilor de stare de intrare cu consistența de sincronizare așteptată de la PLC-uri. Aplicațiile desktop se găsesc în situații mai puțin critice, cum ar fi automatizarea laboratoarelor și utilizarea în instalații mici, unde aplicația este mai puțin solicitantă și critică, deoarece acestea sunt în general mult mai puțin costisitoare decât PLC-urile. În timp ce conceptele fundamentale ale programării PLC sunt comune tuturor producătorilor , diferențele de adresare, organizarea memoriei și seturile de instrucțiuni sunt caracteristice programelor PLC nu sunt niciodată perfecte și sunt de altfel interschimbabile între diferiții producători. Chiar și în cadrul aceleiași linii de producție a unui singur producător, este posibil ca diferite modele să nu fie direct compatibile. În conformitate cu standardul IEC 61131-3, PLC-urile pot fi programate folosind limbi de programare bazate pe standarde. Limbajul de programare cel mai frecvent utilizat este diagrama Ladder (LD), cunoscută și sub denumirea de logică Ladder. Utilizează logica Contact-Coil pentru a face programe ca o diagramă de control electric. O notație grafică de programare denumită Diagrame de funcții secvențiale este disponibilă pentru anumite controlere programabile. Un model care reprezenta dispozitive cu panouri de comandă electromecanice (cum ar fi contactul și bobinele releelor) a înlocuit PLC-urile. Acest model rămâne comun astăzi. Programele PLC sunt de obicei scrise într-o aplicație specială pe un computer personal, apoi sunt descărcate de un cablu de conectare directă sau printr-o rețea către PLC. Programul este stocat în PLC fie în memorie RAM cu baterie, fie în altă memorie flash. Adesea, un singur PLC poate fi programat să înlocuiască mii de relee . IEC 61131-3 definește în prezent cinci limbaje de programare pentru sisteme de comandă programabile: diagrama bloc funcțional , diagrama LD, textul structurat la limbajul de programare Pascal, lista de instrucțiuni e similară cu limbajul de asamblare și diagrama funcțiilor secvențiale (SFC). Aceste tehnici subliniază organizarea logică a operațiilor. Pe măsură ce PLC-urile au devenit mai avansate, s-au dezvoltat metode de schimbare a secvenței de execuție și au fost implementate subrutine. Această programare simplificată ar putea fi utilizată pentru a economisi timpul de scanare pentru procesele de mare viteză; de exemplu, părțile din programul utilizat numai pentru instalarea mașinii ar putea fi separate de acele părți necesare pentru a funcționa la o viteză mai mare. PLC-urile mai noi au acum opțiunea de a rula programul logic în mod sincron cu scanarea . Aceasta înseamnă că procesul este actualizat în fundal, iar programul citește și scrie valori așa cum este necesar în timpul scanării logice. Un program PLC, în general, se execută în mod repetat, adică se execută în mod repetat, atâta timp cât funcționează în sistem controlat. La începutul fiecărei bucle de execuție, starea tuturor intrărilor fizice este copiată într-o zonă de memorie, denumită uneori "tabela de imagini ", care este accesibilă procesorului. Apoi, programul pornește de la prima instrucțiune până la ultima treaptă. Este nevoie de timp ca procesorul PLC să evalueze toate treptele cu starea ieșirilor. Viteza de scanare de câteva milisecunde poate fi întâlnită pentru programele mici și procesoarele rapide, însă pentru procesoarele mai vechi și programele foarte mari pot fi întâlnite mult mai mult timp de scanare (de ordinul a 100 ms). Timpii de scanare excesiv de lungi pot însemna că răspunsul PLC la schimbarea intrărilor sau condițiilor procesului este prea lent pentru a fi util. Un PLC mic va avea un număr fix de conexiuni construite pentru intrări și ieșiri. De obicei, extensiile sunt disponibile dacă modelul de bază nu are elemente suficiente. PLC-urile modulare au un șasiu (numit și un rack) în care sunt amplasate module cu funcții diferite. Procesorul și selecția modulelor I / O sunt personalizate pentru aplicația specială. Mai multe sectoare pot fi administrate de un singur procesor și pot avea mii de intrări și ieșiri. Se utilizează fie o conexiune de intrare / ieșire specială de mare viteză sau o metodă de comunicare comparabilă, astfel încât rack-urile să poată fi distribuite departe de procesor, reducând costurile de cablare pentru instalațiile mari. De asemenea, sunt disponibile opțiuni pentru montarea I / O-urilor direct pe mașină și utilizarea cablurilor de deconectare rapidă la senzori și supape, economisind timp pentru cablare și înlocuirea componentelor. Modulele I / O speciale pot fi utilizate atunci când timpul de scanare al PLC este prea lung pentru a permite performanțe previzibile. Modulele de temporizare de precizie sau modulele de contor pentru utilizarea cu codificatoare ramificate sunt utilizate acolo unde timpul de scanare ar fi prea lung pentru a număra impulsuri în mod fiabil sau pentru a detecta sensul de rotație al unui codificator. Acest lucru permite unui PLC relativ lent să interpreteze în continuare valorile numărate pentru a controla o mașină, deoarece acumularea impulsurilor se face printr-un modul dedicat care nu este afectat de viteza de execuție a programului pe PLC. Când nivelul apei este sub ambele comutatoare, contactele fizice ale comutatorului plutitor sunt ambele închise, iar o valoare adevărată (logica 1) este trecută la ieșirea ventilului de umplere. Apa începe să umple rezervorul. Contactul intern "Supapă de umplere" blochează circuitul astfel încât, chiar dacă se deschide contactul "Nivel scăzut" (deoarece apa trece prin comutatorul inferior), supapa de umplere rămâne aprinsă. Deoarece nivelul înalt este, de asemenea, normal închis, apa continuă să curgă, deoarece nivelul apei rămâne între cele două nivele de comutare. Odată ce nivelul apei se ridică suficient, astfel încât comutatorul "Ridicat" să fie oprit (deschis), PLC va închide orificiul de intrare pentru a opri scurgerea apei; acesta este un exemplu de logică de etanșare (blocare). Ieșirea este sigilată până când o stare de nivel înalt va atinge circuitul. După aceea, supapa de umplere rămâne oprită până când nivelul scade atât de jos încât comutatorul nivel scăzut este activat, iar procesul se repetă din nou. Ca exemplu, să spunem că o instalație trebuie să stocheze apă într-un rezervor. Apa este extrasă din rezervor printr-un alt sistem, după cum este necesar, iar sistemul nostru exemplu trebuie să gestioneze nivelul apei din rezervor prin controlul supapei care umple rezervorul. Sunt prezentate: două intrări (de la întrerupătoarele joase și de nivel înalt) reprezentate de contactele comutatoarelor plutitoare, o ieșire la supapa de umplere, etichetă ca supapa de umplere pe care o controlează, un contact "intern", reprezentând semnalul de ieșire supapa de umplere creată în program. O schemă logică de control creată prin interconectarea acestor elemente în software prezinză în diagrama proprie simbolurile de contact reprezintă starea biților din memoria procesorului, care corespunde stării fizice a intrărilor în sistem . Dacă o intrare este alimentată, bitul de memorie este 1 și un contact "normal deschis", controlat de acel bit, va transmite un semnal logic "adevărat" pe următorul element al sistemului. Prin urmare, contactele din programul PLC care "citesc" sau privesc contactele fizice ale comutatoarelor în acest caz trebuie să fie "opuse" sau deschise pentru a returna o variabilă adevărat pentru întrerupătoarele fizice închise. Fragmente de stare internă, corespunzătoare stadiului de ieșiri discrete, sunt, de asemenea, disponibile pentru program. Controlerele programabile variază în ceea ce privește capacitățile lor pentru o "schemă" a unei diagrame de scară. Unele permit doar un singur bit de ieșire. Există, de obicei, limite la numărul de contacte seriale în linie și la numărul de ramuri care pot fi utilizate. Fiecare element al treptei este evaluat secvențial. Dacă elementele își schimbă starea în timpul evaluării unui traseu, pot fi generate greșeli greu de diagnosticat, deși uneori (ca mai sus) tehnica este utilă. Unele implementări au obligat evaluarea de la stânga la dreapta așa cum este afișată și nu au permis fluxul invers al unui semnal logic (în trepte cu mai multe ramificații) pentru a afecta ieșirea. În exemplu, starea fizică a contactelor plutitoare trebuie să fie luată în considerare atunci când selectând simbolurile "normal deschis" sau "normal închis" din schema scării. PLC are două intrări de la comutatoarel(nivel scăzut și nivel înalt). Ambele comutatoare plutitoare (în mod normal închise) își deschid contactele atunci când nivelul apei din rezervor se situează deasupra locației fizice a comutatorului. Acesta este un exemplu de programare în diagrama scării care arată sistemul de comandă. O schemă de scară este o metodă de trasare a circuitelor de comandă care predau PLC-uri. Diagrama scării seamănă cu diagrama schematică a unui sistem construit cu relee electromecanice. Pentru a înțelege în mod corespunzător funcționarea unui PLC, este necesar să se desfășoare programări îndelungate de timp, testarea și depanarea programelor PLC. Sistemele PLC sunt în mod inerent scumpe, iar timpul de deconectare este adesea foarte costisitor. În plus, dacă un PLC este programat incorect, acesta poate duce la pierderea productivității și la ivirea condițiilor periculoase. Software-ul de simulare PLC, cum ar fi PLCLogix, poate economisi timp în proiectarea aplicațiilor automate de comandă și poate, de asemenea, să sporească nivelul de siguranță asociat echipamentelor, deoarece pot fi încercate și testate diferite scenarii înainte de activarea sistemului. De altfel, acestea sunt bine adaptate la o serie de sarcini de automatizare. Acestea sunt de obicei procese industriale în procesul de fabricație, unde costul dezvoltării și menținerii sistemului de automatizare este ridicat față de costul total al automatizării și unde se așteaptă modificări ale sistemului în timpul vieții sale operaționale. PLC-urile conțin dispozitive de intrare și ieșire compatibile cu dispozitive și comenzi pilot industriale; este nevoie de un design electric mic, iar problema de proiectare se axează pe exprimarea secvenței de operații dorite. Aplicațiile PLC sunt de obicei sisteme foarte personalizate, astfel încât costul unui PLC este scăzut în comparație cu costul unui design specific al unui controler personalizat. Pe de altă parte, în cazul mărfurilor produse în masă, sistemele personalizate de control sunt economice. Acest lucru se datorează costului mai scăzut al componentelor, care poate fi ales în mod optim în locul unei soluții "generice" și în care taxele de inginerie non-recurente sunt distribuite pe mii sau milioane de unități.Pentru sarcini de automatizare fixe de mare volum sau foarte simple , se folosesc diferite tehnici. De exemplu, o mașină de spălat vase ieftină pentru consumatori ar putea fi controlată de un timer electromecanic care costă doar câțiva dolari în cantități de producție. Un design bazat pe microcontroler ar fi potrivit atunci când vor fi produse sute sau mii de unități și astfel costul de dezvoltare (proiectarea surselor de alimentare , hardware-ul de intrare / ieșire și testarea și certificarea necesare) pot fi distribuite pe mai multe vânzări și unde utilizatorul final nu va trebui să modifice controlul. Aplicațiile pentru automobile reprezintă un exemplu; milioane de unități sunt construite în fiecare an, iar foarte puțini utilizatori finali modifică programarea acestor controlori. Cu toate acestea, unele vehicule de specialitate, cum ar fi autobuzele de tranzit, utilizează în mod economic PLC-uri în locul comenzilor personalizate, deoarece volumele sunt scăzute și costul de dezvoltare ar fi neeconomic.Un controler logic programabil (PLC) monitorizează intrările și ieșirile și face decizii bazate pe logică pentru procese sau mașini automate. Un exemplu comun al unei instalări PLC include un procesor, intrări analogice, ieșiri analogice și ieșiri dc. PLC-urile au fost introduse la sfârșitul anilor 1960 de către inventatorul Richard Morley pentru a oferi aceleași funcții relee logice. Sistemele de relee au tendința de a eșua și de a crea întârzieri. Tehnicienii au trebuit apoi să depaneze un întreg sistem de relee pentru a rezolva problema. PLC-urile sunt robuste și pot supraviețui unor condiții dure, incluzând căldură, frig, praf și umiditate extremă. Limbajul lor de programare este ușor de înțeles, astfel încât acestea pot fi programate fără mari dificultăți. PLC-urile sunt modulare, astfel încât acestea să poată fi conectate la diverse setări. Releele comutate sub sarcină pot cauza avarii nedorite între contacte. Arcing generează temperaturi ridicate, care închid contactele sudate și provoacă degradarea contactelor în relee, ducând la defectarea dispozitivului. Înlocuirea releelor ​​cu PLC ajută la prevenirea supraîncălzirii contactelor. Plăcile PLC au dezavantaje. Ele nu funcționează bine atunci când manipulează date complexe. Atunci când se ocupă de date care necesită C ++ sau Visual Basic, calculatoarele sunt controlorii de alegere. De asemenea, PLC-urile nu pot afișa date bine, deci sunt adesea necesare monitoare externe. Componentul Hardware principal al este unitatea centrală de procesare (CPU). Este un microprocesor de -16 sau -32 biți format dintr-un cip de memorie și circuite integrate pentru logica de control, monitorizare și comunicare. Procesorul comandă PLC să execute instrucțiuni de control, să comunice cu alte dispozitive, să efectueze operații logice și aritmetice și să efectueze diagnostice interne. CPU rulează rutine de memorie, verificând în mod constant PLC-ul (controlerul PLC este redundant) pentru a evita erorile de programare și pentru a asigura că memoria nu este deteriorată.. PLC-urile funcționează cu intrări, ieșiri, o sursă de alimentare și dispozitive externe de programare. Memoria asigură stocarea permanentă a sistemului de operare pentru datele utilizate de CPU. Memoria ROM (memorie numai pentru citire) stochează permanent datele pentru memoria de acces aleatorie (RAM) a sistemului de operare stocând informații despre starea dispozitivelor de intrare și ieșire, împreună cu valorile pentru cronometre, contoare și dispozitive interne. PLC-urile necesită un dispozitiv de programare, fie un calculator consolă, pentru a încărca datele pe CPU. Un ciclu de operare CPU include următorii pași: a) începe scanarea; b) verificări interne; c) intrările de scanare; d) executa logica programului; și e) actualizarea rezultatelor. Programul se repetă cu ieșirile actualizate. PLC-urile citesc semnale de la diferiți senzori și dispozitive de intrare. Aceste dispozitive de intrare pot fi comutatoare sau senzori. Intrările pot fi fie în formă digitală sau analogică. Roboții și sistemele vizuale sunt dispozitive inteligente care pot trimite semnale către modulele de intrare PLC. Dispozitivele de ieșire, cum ar fi motoarele și robinetele solenoid, completează sistemul automatizat.. Conexiunile de ieșire includ semnalul de ieșire (SOL), lumina pilot (PL) și motorul de aprindere (MI). Aprovizionarea este un termen important atunci când se discută conexiunile de intrare și ieșire ale PLC-urilor. Scufundarea este linia comună a terenului (-), iar aprovizionarea este linia VCC comună (+). VCC reprezintă punctul de conectare al tensiunii de alimentare. Prizele de scufundare și aprovizionare conduc numai electricitatea într-o singură direcție. Fiecare intrare are propria linie de retur și mai multe intrări se conectează la o linie de retur în loc de câteva linii separate de retur. Aceste linii comune sunt etichetate "COMM." Ieșirile senzorului marchează dimensiunea semnalului dat. Modulele de intrare cu curent continuu (dc) se conectează la dispozitive de tip tranzistor de tip sursă sau sursă. Modulele de intrare de curent alternativ (AC) sunt mai puțin frecvente decât intrările de curent continuu deoarece majoritatea senzorilor au ieșiri tranzistorice, deci dacă sistemul utilizează o intrare a senzorului, va fi cel mai probabil DC; intrările de curent alternativ necesită mai mult timp ca PLC-urile să vadă în comparație cu intrările DC. O intrare tipică de curent alternativ este un comutator mecanic utilizat pentru unitățile mecanice lentoare. Releele sunt una dintre cele mai comune conexiuni de ieșire. Un releu poate comuta modulele ac sau dc deoarece acestea sunt nepolarizate. Un releu este lent, comutat și reglat fiind la viteze de 5 până la 50 de milisecunde (ms), dar poate comuta un curent mare. De exemplu, un releu poate fi utilizat pentru o baterie de joasă tensiune pentru comutarea unui circuit principal de 230 V AC. Conexiunile tranzistorului sunt mai rapide decât un releu și au o durată lungă de viață. Tranzistorii comută un curent mic, dar lucrează doar cu DC. Un exemplu de tranzistor de mare putere are un curent de 15 amperi cu o tensiune maximă de 60V. Ieșirea pentru curent alternativ conectează numai sarcini ac. Ca un tranzistor, un triac este mai rapid și se ocupă de mari sarcini ac. O ieșire triac, de exemplu, se poate ocupa de tensiuni de la 500 la 800 cu un curent de 12 amperi. Limbajele de programare PLC sunt utilizate în PLC-uri. Acestea sunt definite de standardul internațional IEC 61131. În limbajele de programare PLC simbolurile reprezintă relee de deschidere și închidere, contoare, timere, registre de deplasare și operații matematice. Simbolurile sunt aranjate în programul de rutină dorit. Fiecare treaptă are o singură ieșire, dar o singură intrare poate fi găsită în mai multe rânduri. Sistemul poate fi scanat de PLC fie în formate orizontale (de la stânga la dreapta începând din colțul din stânga sus și trecând la linia următoare), fie în formate verticale (coloană după coloană care începe în colțul din stânga sus). |Un alt limbaj de programare este diagrama bloc funcțional (FBD). Descrie funcțiile între variabilele de intrare și ieșire. Funcția, reprezentată de blocuri, conectează variabilele de intrare și de ieșire. FBD este utilă pentru a ilustra algoritmi și logică din sistemele de control interconectate. Textul structurat (ST) este un limbaj de nivel înalt care utilizează comenzi de propoziții. În ST, programatorii pot folosi declarațiile "if / then / else", "SQRT" sau "repeat / until" pentru a crea programe.Lista de instrucțiuni (IL) este un limbaj cu nivel scăzut cu funcții și variabile definite printr-o listă simplă. Controlul programelor se face prin instrucțiuni de salt și subrutine cu parametri opționali. Limbajul SFC (SFC) este o metodă de programare a sistemelor complexe de control. Utilizează blocuri de bază care rulează sub-rutine proprii. Fișierele de program sunt scrise în alte limbaje de programare. SFC împarte sarcini de programare mari și complicate în sarcini mai mici și mai ușor de gestionat. Diagramele blocurilor funcționale utilizează blocuri elementare pentru a reprezenta funcțiile și a primi intrări din liniile care intră din stânga. Liniile care ies din dreapta reprezintă rezultatele rezultatelor. PLC CommunicationsRS-232 este cea mai obișnuită metodă pe care PLC-urile o folosesc pentru a comunica cu dispozitive externe. Este un standard de comunicare care utilizează codul binar pentru transmiterea datelor în format ASCII (Standard Code of Information Interchange). ASCII traduce literele și numerele în cod binar pe care le pot citi calculatoarele. ASCII este un cod pe 7 biți (un bit fiind "1" sau "0") care, atunci când este tradus, are 128 caractere. Porturile serial PLC transmit și recepționează date ca tensiuni. PLC-urile pot fi fie echipamente terminale de date (DTE), fie echipamente de comunicații de date (DCE). Un DTE, de exemplu, poate fi un computer, în timp ce un modem este un DCE. În mod tipic, PLC-urile sunt DTE, iar dispozitivele externe sunt DCE. Atunci când PLC-ul și dispozitivul extern conectat la acesta sunt aceleași echipamente (de exemplu, DTE / DTE sau DCE / DCE), acestea nu pot comunica între ele și trebuie utilizată o conexiune nod modem. În comunicații seriale, datele sunt separate în biții constituenți pentru transmisie și reasamblați atunci când sunt recepționați de un dispozitiv extern. Un "bit de pornire" este semnalul inițial trimis și precede orice alți biți de comunicație. Se consideră "spațiu" sau tensiune negativă. "bitul de oprire". Ultimul cod trimis, este considerat ca fiind "Mark" sau o tensiune pozitivă. Opt biți fac un octet, iar PLC-urile sunt orientate sub formă de octet. ASCII este un cod de șapte biți, astfel că al optulea (sau "octetul de paritate") verifică dacă datele au fost corupte. Formele comune de paritate includ chiar (1) sau impar (0). Numărul total de 1 secunde în octet se adaugă la un număr par sau impar. Echipamentul de trimitere determină dacă comunicarea este corectă, iar echipamentul de recep ie compară rezultatul parității cu cel de-al optulea bit pentru a se asigura că acestea se potrivesc. Dacă un dispozitiv transmite 1001101 și îl calculează ca fiind o valoare nepotrivită, va adăuga un bit 1 la cel de-al optulea și va trimite 10011011. Receptorul decide că bitul este corect și verifică un total impar de 1 caractere. Rata de calcul este numărul de biți pe secundă transmisă de la DTE la DCE. O transmisie RS232 ar apărea ca viteză baud, biți de date și biți de stop-paritate. De exemplu, șirul 9600-8-1-1 se traduce la o rată de baud 9600, 8 biți de date, 1 pentru paritate și un bit de oprire pentru a termina transmisia. Semnalarea software-ului asigură că dispozitivele sunt gata să trimită și să primească date. Receptorul trimite caracterul XOFF atunci când dorește ca emițătorul să întrerupă trimiterea datelor. Trimite caracterul XON atunci când este gata să primească din nou date. XOFF este uneori numit caracterul de așteptare și XON ca caracterul de eliberare. O delimitare este adăugată la sfârșitul mesajelor pentru a le spune receptorilor să proceseze datele primite. Cel mai obișnuit delimitator este "returul de transport" (CR). PLC-ul sau dispozitivul extern primește delimitatorul și ia datele din memoria tampon. Tamponul stochează temporar datele înainte ca acestea să fie procesate. Feedul de linie (LF) este trimis uneori cu caracterul CR. Dacă este vizualizat pe un computer, pagina se deplasează pe o linie pentru a începe o nouă linie de comunicare. Selectarea PLC-ului corect va depinde de necesitățile și mărimea sistemului de automatizare. Există câteva cerințe pe care trebuie să le aveți în vedere atunci când alegeți PLC-uri. Sistemul propus este nou sau unul deja existent? În orice caz, e nevoie de asigurare a faptului că controlerul funcționează cu hardware-ul. Condițiile de mediu vor afecta performanța PLC. Controlerele tipice funcționează la temperaturi între 0 și 55 ° C (32 ° -130 ° F). Numărul de dispozitive discrete (dispozitive logice On / Off) și dispozitive analogice determină numărul de conexiuni I / O pe care PLC le va avea nevoie. Dacă dispozitivele discrete sunt ac sau dc, se determină dacă PLC poate suporta semnalul necesar. Controlul foarte complex al procesului, cum este utilizat în industria chimică, poate necesita algoritmi și performanță dincolo de capacitatea PLC-urilor de înaltă performanță. Controalele de mare viteză sau de precizie pot necesita, de asemenea, soluții personalizate; de exemplu, controalele de zbor ale avioanelor. Computerele cu o singură placă care utilizează hardware semi-personalizat pot fi alese pentru aplicații de control foarte solicitante, unde pot fi susținute costurile ridicate de dezvoltare și întreținere. "Soft PLC-urile" care rulează pe computere de tip desktop pot interfața cu hardware-ul I / O industrial în timp ce execută programe în cadrul unei versiuni a sistemelor comerciale de operare adaptate pentru nevoile de control al procesului. Controlerele programabile sunt folosite pe scară largă în mișcare, poziționare sau control al cuplului .Unii producători produc unități de comandă a mișcării pentru a fi integrate cu PLC, astfel încât G-codul (care implică o mașină CNC) poate fi folosit pentru a instrui mișcările mașinii. PLC-urile pot include logica pentru buclă de control analogică cu feedback variabil, un controler proporțional, integrat, derivat (PID). O buclă PID ar putea fi utilizată pentru a controla, de exemplu, temperatura unui proces de fabricație. Din punct de vedere istoric, PLC-urile au fost configurate cu doar câteva bucle analogice de control; unde procesele au necesitat sute sau mii de bucle, în schimb ar fi folosit un sistem de control distribuit (DCS). Deoarece PLC-urile au devenit mai puternice, limita dintre aplicațiile DCS și PLC a fost neclară. Releele sunt una dintre cele mai comune conexiuni de ieșire. Un releu poate comuta modulele ac sau dc deoarece acestea sunt nepolarizate. Un releu este lent, comutând și reglat la viteze de 5 până la 50 de milisecunde (ms), dar poate comuta un curent mare. De exemplu, un releu poate fi utilizat pentru o baterie de joasă tensiune pentru comutarea unui circuit principal de 230 V AC. Conexiunile tranzistorului sunt mai rapide decât un releu și au o durată lungă de viață. Tranzistorii comută un curent mic, dar lucrează doar cu DC. Un exemplu de un tranzistor de mare putere are un curent de 15 amperi cu o tensiune maximă de 60V. Ieșirea triacului (triodă pentru curent alternativ) conectează numai sarcini ac. Ca un tranzistor, un triac este mai rapid și se ocupă de mari sarcini ac. O ieșire triac, de exemplu, se poate ocupa de tensiuni de la 500 la 800 cu un curent de 12 amperi. Memoria asigură stocarea permanentă în sistemul de operare pentru datele utilizate de CPU. Memoria ROM (memorie numai pentru citire) stochează permanent datele pentru memoria de acces aleatorie (RAM) a sistemului de operare stocând informații despre starea dispozitivelor de intrare și ieșire, împreună cu valorile pentru cronometre, contoare și dispozitive interne. PLC-urile au nevoie de un dispozitiv de programare, fie un calculator, fie o consolă, pentru a încărca date pe CPU. Intrările de curent sunt mai puțin sensibile la pornirea motorului electric. Un inginer care lucrează într-un mediu de producție va întâlni cel puțin unele PLC-uri, dacă nu le folosesc în mod regulat. Studenții din domeniul electrotehnic ar trebui să aibă cunoștințe de bază despre PLC datorită utilizării pe scară largă a acestora în aplicațiile industriale. PLC pot fi descrise prin separarea lor în mai multe grupuri funcționale. Mulți producători de PLC vor organiza aceste funcții în module individuale; conținutul exact al fiecăruia dintre aceste module va fi probabil la fel de variat ca și aplicațiile. Multi modulele au mai multe funcții care pot interfața cu mai multe interfețe de senzori. Cu toate acestea, alte module sau module de extensie sunt deseori dedicate unei aplicații specifice cum ar fi un detector de temperatură de rezistență (RTD), un senzor sau un senzor termic. În general, toate modulele au aceleași funcții principale: intrare analogică, ieșire analogică, control distribuit (de ex., Fieldbus), interfață, intrare digitală și ieșiri (I / O), procesor și putere. Astăzi, sistemul PLC construiește toate lucrările, atât civile, cât și electrice, necesare pentru punerea în funcțiune a centralelor fotovoltaice și a parcurilor eoliene, oferind un aport important.

CAP ITOLUL3. TIPURI DE SENZORI UTILIZAȚI ÎN SISTEMELE INDUSTRIALE

3.1. Temperaturi, presiuni

Majoritatea proceselor industriale, cum ar fi extrudarea din plastic, tratarea metalelor sau prelucrarea semiconductoarelor, necesită un control liniar stabil al temperaturii. Controlorii Eurotherm folosesc algoritmi avansați de control PID pentru a oferi exact acest lucru.Un controler automat necesită anumite mijloace de modificare a puterii de încălzire, a debitului sau a presiunii, la procesul sub control. Controalele Eurotherm vor controla automat variabilele de proces cum ar fi temperatura, umiditatea, presiunea, debitul, nivelul sau Ph – de fapt, aproape orice variabilă fizică care poate fi reprezentată ca semnal analogic.Variabila poate fi temperatura, care este cea mai comună, dar principiile sunt la fel de aplicabile tuturor variabilelor analogice. Principalele tipuri de ieșiri sunt: Releu, care este utilizat pentru a opera un contactor sau o supapă solenoidală în aplicații de încălzire și răcire.Acesta este folosit pentru comutarea unui releu de stare solidă. Beneficiile sunt: ​​durata lungă de viață, întreținerea și abilitatea de a comuta rapid încălzitoarele care au o mase mică termică.Triacurile sunt întrerupătoare de stare solidă utilizate în principal pentru a acționa supape electromagnetice. Ele sunt, de asemenea, ideale pentru poziționarea supapelor cu arzător cu gaz motorizat. DC utilizate pentru poziționarea supapelor de comandă și pentru acționarea tiristoarelor de intrare analogice (utilizate în unghi de fază și în aplicații de încălzire cu trei faze). Senzorii de temperatură și umiditate atribuie un complex senzor de temperatură și umiditate cu o ieșire digitală de semnal măsurată. Utilizând tehnica și temperatura și tehnologia limitată de detectare a semnalului digital, se asigură o consistență ridicată și o stabilitate excepțională îndelungată.  Un senzor de temperatură este un dispozitiv care colectează informații privind temperatura dintr-o resursă și o schimbă într-o formă care poate fi înțeleasă de un alt dispozitiv. Acestea sunt categoria frecvent utilizată de senzori care detectează temperatura sau căldura și măsoară și temperatura unui mediu. Senzorii digitali de temperatură și senzorii de umiditate și temperatură sunt câțiva dintre principalii senzori de temperatură utilizați în automatizare. Acești senzori digitali de temperatură sunt circuite integrate cu senzor de temperatură pe bază de siliciu care furnizează o ieșire precisă prin reprezentări digitale ale temperaturilor pe care le măsoară. Acest lucru simplifică designul sistemului de control, în comparație cu abordările care implică condiționarea semnalului extern și un convertor analog-digital. Toți acești senzori menționați mai sus sunt din ce în ce mai utilizați în industria automatizării. Creșterea recentă a demonstrației comerciale a acestor sisteme de senzori evidențiază capacitățile lor unice. Senzorii de presiune pot varia drastic în ceea ce privește tehnologia, designul, performanța, adecvarea aplicațiilor și costurile. O estimare conservatoare ar fi că ar putea exista peste 50 de tehnologii și cel puțin 300 de companii care să facă senzori de presiune la nivel mondial. Senzorii de presiune pot fi clasificați în funcție de intervalele de presiune pe care le măsoară, de domeniile de temperatură de funcționare și, cel mai important, de tipul presiunii pe care o măsoară. Senzorii de presiune sunt denumiți în funcție de scopul lor, dar aceeași tehnologie poate fi utilizată sub diferite denumiri. Există, de asemenea, o categorie de senzori de presiune care sunt proiectați pentru măsurarea într-un mod dinamic pentru captarea schimbărilor de presiune foarte mari. Exemple de aplicații pentru acest tip de senzor ar fi măsurarea presiunii de combustie într-un cilindru de motor sau într-o turbină cu gaz. Acești senzori sunt în mod obișnuit fabricați din materiale piezoelectrice, cum ar fi cuarțul. Anumiți senzori de presiune sunt întrerupătoare de presiune care se aprind sau se opresc la o anumită presiune. De exemplu, o pompă de apă poate fi controlată de un întrerupător de presiune astfel încât să pornească când apa este eliberată din sistem, reducând presiunea într-un rezervor.Un senzor de presiune este un dispozitiv pentru măsurarea presiunii gazelor sau a lichidelor. Presiunea este o expresie a forței necesare pentru a opri extinderea fluidului și este de obicei indicată în ceea ce privește forța pe unitatea de suprafață. Un senzor de presiune acționează de obicei ca un traductor; acesta generează un semnal ca o funcție a presiunii impuse. În sensul prezentului articol, un astfel de semnal este electric. Senzorii de presiune sunt utilizați pentru controlul și monitorizarea în mii de aplicații de zi cu zi. Senzorii de presiune pot fi de asemenea utilizați pentru măsurarea indirectă a altor variabile, cum ar fi fluxul de fluid / gaz, viteza, nivelul apei și altitudinea. Senzorii de presiune pot fi denumiți alternativ traductoare de presiune, transmițătoare de presiune, expedieri de presiune, indicatoare de presiune, piezometre și manometre, printre alte denumiri. Senzorul de presiune sigilat este similar cu un senzor de presiune gauge, cu excepția faptului că măsoară presiunea relativ la o presiune fixă, mai degrabă decât la presiunea atmosferică ambiantă (care variază în funcție de locație și de condițiile meteo). Senzorul de presiune în vid poate fi utilizat pentru a descrie un senzor care măsoară presiunea sub presiunea atmosferică, arătând diferența dintre presiunea scăzută și presiunea atmosferică, dar poate fi de asemenea utilizat pentru a descrie un senzor care măsoară presiunea absolută în raport cu un vid. Senzorul de presiune al senzorului măsoară presiunea în raport cu presiunea atmosferică. Un manometru pentru presiunea în anvelope este un exemplu de măsurare a presiunii ; când indică zero, atunci presiunea pe care o măsoară este aceeași cu presiunea ambiantă. Un senzor de presiune poate fi, de asemenea, utilizat pentru a calcula nivelul unui fluid. Această tehnică este folosită în mod obișnuit pentru a măsura adâncimea unui corp scufundat (cum ar fi un scafandru sau submarin) sau nivelul conținutului într-un rezervor (cum ar fi într-un turn de apă). În majoritatea scopurilor practice, nivelul lichidului este direct proporțional cu presiunea. În acest caz, interesului este presiunea exprimată ca forță pe unitate de suprafață. Acest lucru este util în instrumente meteorologice, aeronave, automobile și orice altă mașină cu funcționalitate de presiune implementată. Senzorul de presiune diferențială măsoară diferența dintre două presiuni, una conectată la fiecare parte a senzorului. Senzorii de presiune diferențială sunt utilizați pentru măsurarea mai multor proprietăți, cum ar fi scăderea presiunii în filtrele de ulei sau filtrele de aer, nivelurile de lichid (prin compararea presiunii deasupra și sub lichid) sau debitele (prin măsurarea variației presiunii în cadrul unei restricții). Din punct de vedere tehnic, majoritatea senzorilor de presiune sunt cu adevărat senzori de presiune diferențială; de exemplu, un senzor de presiune de măsurare este doar un senzor de presiune diferențială în care o parte este deschisă la atmosfera ambientală. Detectarea fluxului este utilizarea senzorilor de presiune în combinație cu efectul venturi pentru măsurarea debitului. Presiunea diferențială este măsurată între două segmente ale tubului venturi, care au o deschidere diferită. Diferența de presiune dintre cele două segmente este direct proporțională cu debitul prin tubul venturi. Un senzor de presiune scăzută este aproape întotdeauna necesar deoarece diferența de presiune este relativ mică. Seria 1800 de senzori de temperatură este alcătuită din ansambluri termocuplu și termometru de rezistență clasificate pentru instalarea pe nave pentru supravegherea motoarelor, a rulmenților, a sistemelor de răcire și a încărcăturii, până la 800 ° C. Este proiectat special cu rezistență ridicată la vibrații în conformitate cu IEC68-2-6 și marin aprobat de Lloyds Register of Shipping și Det Norske Veritas. Modelele acoperă o gamă largă de domenii și aplicații:sectorul marin, motoare diesel pentru generatoare, generatoare, motoare mari de nave, containere, industria frigorifică. Senzorii de temperatură industriali din seria 1814-2304 constau din ansambluri termocomponente și termometre de rezistență / senzori speciali, utilizați pentru suprafețe, măsurători de energie și senzori de mână. La temperaturi de funcționare de la -40 la 1100 ° C, funcționează seria de senzori de temperatură 9100, alcătuită din termocupluri, inserții de măsurare, tuburi termice și tuburi de protecție. Include accesoriile de conectare, cablurile de compensare, firele termocuplurilor, transmițătoarele și afișajul local. Temperatura este unul dintre parametrii cei mai măsurați din industrie și știință. O măsurare corectă are o mare importanță pentru calitate a produsului, precum și securitatea și consumul de energie. Prin urmare, este foarte important să alegeți senzorul potrivit pentru cel real cerere. Cu toate acestea, o soluție ideală de 100% pentru o lucrare de măsurare este dificil de stabilit.. Alegerea va fi adesea un compromis între cerințele utilizatorului și limitele tehnice.

Figura nr. 2. Exemple de senzori de temperatură folosiți în industria farmaceutică și petrochimică

Figura nr. 3 Schema unui senzor de presiune

Figura nr. 4

Scheme detaliate: modele de senzori de temperatură

Sursa: http://www.fireye.com/Documents/BLZPTS-1.pdf

Figura nr. 5 Aplicație schematică a măsurării temperaturii și presiunii în industria chimică

Sursa: file:///C:/Users/user/Downloads/PR_00056_EN.pdf

3.2.Procesele utilizate

Introducerea controlului distribuit a permis interconectarea flexibilă și reconfigurarea comenzilor instalației, cum ar fi buclele și interconectările, precum și interfața facilă cu alte sisteme informatice de producție. Acesta a permis gestionarea priorităților, a introdus logarea automată a evenimentelor, a eliminat necesitatea înregistrărilor fizice, cum ar fi înregistratoarele de hărți, a permis rack-urilor de control să fie conectate în rețea și, prin urmare, au fost localizate la nivel local pentru a reduce folodirea cablurilor și a asigurat o prezentare generală la nivel înalt a statutului și producției în diverse domenii. Pentru sistemele mari de control, denumirea comercială generală "Distributed Control System" (DCS) a fost inventată pentru a se referi la sistemele modulare proprietare de la mai mulți producători care aveau o rețea de mare viteză și o suită completă de display-uri și blocuri de comandă integrate fără probleme.

Istoricul SCADA este înrădăcinat în aplicațiile de distribuție, cum ar fi alimentarea cu energie electrică, gazele naturale și conductele de apă, unde este nevoie să se colecteze date de la distanță prin legături potențial nesigure sau intermitente cu lățime de bandă joasă și cu lățime ridicată. Sistemele SCADA folosesc controlul cu buclă deschisă cu site-uri care sunt foarte distanțate din punct de vedere geografic. Un sistem SCADA utilizează RTU-uri (unități terminale la distanță, numite și unități de telemetrie de la distanță) pentru a trimite date de supraveghere înapoi la un centru de control. Majoritatea sistemelor RTU au avut întotdeauna o capacitate limitată de a gestiona controalele locale, în timp ce stația principală nu este disponibilă. Totuși, de-a lungul anilor, sistemele RTU au devenit tot mai capabile să manipuleze controalele locale.

Limitele dintre sistemele DCS și SCADA / PLC sunt estompate pe măsură ce timpul trece. Limitele tehnice care au determinat schema acestor sisteme diferite nu mai sunt la fel de importante. Multe platforme PLC se pot descurca acum destul de bine ca un mic DCS, folosind I / O la distanță și sunt suficient de fiabile. Unele sisteme SCADA gestionează de fapt controlul în buclă închisă pe distanțe lungi. Cu viteza crescândă a procesoarelor de astăzi, multe produse DCS au o linie completă de subsisteme asemănătoare PLC-urilor care nu au fost oferite când au fost inițial dezvoltate. În timp ce DCS a fost adaptat pentru a satisface nevoile unor procese industriale mari, în industriile unde logica combinatorică și secvențială era cerința principală, PLC (controller logic programabil) a evoluat dintr-o nevoie de înlocuire a rack-urilor de relee și cronometre utilizate pentru evenimente- condus de control. Vechile comenzi au fost greu de reconfigurat și detectate de erori, iar controlul PLC a permis rețeaua de semnale către o zonă centrală de control cu ​​afișaje electronice. PLC au fost dezvoltate pentru industria auto pe liniile de producție ale vehiculelor, în care logica secvențială devenea foarte complexă. A fost adoptat în curând într-un număr mare de aplicații bazate pe evenimente, la fel de variate ca presele de tipar și instalațiile de tratare a apei. Acest lucru a condus la conceperea și realizarea unui controler programabil de automatizare PAC – programat într-un limbaj de programare modern, cum ar fi C sau C ++, – care este o amalgamare a acestor trei concepte.Un DCS utilizează în mod obișnuit procesoare concepute ca procesoare și utilizează fie interconexiunile de proprietate, fie protocoalele standard pentru comunicare. Modulele de intrare și ieșire formează componentele periferice ale sistemului.Intrările și ieșirile de câmp pot fi schimbate în mod continuu. Buclă curentă de curent de 4 ~ 20mA sau 2 semnale de stare care comută fie pe "on", fie pe "off", cum ar fi contactele releului sau un întrerupător semiconductor.De asemenea, sistemele DCS pot fi suportate în mod normal, cum ar fi Fundația Fieldbus, Profibus, HART, Modbus, PC Link și alte magistrale de comunicații digitale care transportă nu numai semnale de intrare și ieșire, ci și mesaje avansate, cum ar fi diagnosticarea erorilor și semnale de stare. Introducerea DCS-urilor permite configurarea ușoară a comenzilor instalației, cum ar fi buclele în cascadă și interconectările, precum și interfața ușoară cu alte sisteme informatice cum ar fi controlul producției și programarea. De asemenea, a fost posibilă o manipulare mai complexă a alarmei, a fost introdusă logarea automată a evenimentelor, a fost eliminată necesitatea înregistrărilor fizice, cum ar fi înregistratoarele de hârtie, s-au permis racordarea în rețea și, prin urmare, localizarea la nivel local pentru a reduce cablarea. Procesoarele primesc informații de la modulele de intrare, procesează informațiile și decid acțiunile de control care trebuie efectuate de modulele de ieșire. Modulele de intrare primesc informații de la instrumentele de detectare în proces (sau câmpul), iar modulele de ieșire transmit instrucțiuni către elementele de control finale, cum ar fi supapele de control.

Un sistem de control distribuit (DCS) este un sistem de control al procesorului digital pentru un proces sau o instalație, în care funcțiile controlerului și modulele de conectare pe câmp sunt distribuite pe tot sistemul. Acestea sunt utilizate atunci când numărul de bucle de control face DCS mai rentabilă decât controlorii discreți și permite o viziune de supraveghere asupra proceselor industriale mari. Într-un DCS, o ierarhie de controlori este conectată prin rețele de comunicații, permițând camere de control centralizate și monitorizare locală dar și control local.

CAPITOLUL 4 . MONITORIZARE. PROCESE INDUSTRIALE

4.1.Sisteme SCADA

Controlabilitatea este legată de posibilitatea forțării sistemului într-o stare particulară prin utilizarea unui semnal de control adecvat. Dacă o stare nu este controlabilă, atunci niciun semnal nu va putea vreodată să controleze statul. Dacă o stare nu este controlabilă, dar dinamica ei este stabilă, atunci statul se numește stabilizabil. Observarea în schimb este legată de posibilitatea de a observa, prin măsurări de ieșire, starea unui sistem. Controlabilitatea și observabilitatea sunt aspecte principale în analiza unui sistem înainte de a decide cea mai bună strategie de control care trebuie aplicată sau dacă este chiar posibil să se controleze sau să se stabilizeze sistemul. Dacă o stare nu este observabilă, controlerul nu va putea niciodată să determine comportamentul unei stări neobservabile și, prin urmare, nu o poate folosi pentru a stabiliza sistemul. Cu toate acestea, similar cu condiția de stabilizare de mai sus, dacă o stare nu poate fi observată, aceasta ar putea fi încă detectabilă. Soluțiile pentru problemele unui sistem necontrolat includ adăugarea elementelor de acționare și a senzorilor. Din punct de vedere geometric, privindu-se stările fiecărei variabile a sistemului care urmează să fie controlată, fiecare stare a acestor variabile trebuie să fie controlabilă și observabilă pentru a asigura un comportament bun în sistemul cu buclă închisă. Aceasta înseamnă că, dacă una dintre valorile proprii ale sistemului nu este atât controlabilă, cât și observabilă, această parte a dinamicii va rămâne neatinsă în sistemul cu buclă închisă. Dacă o astfel de valoare personală nu este stabilă, dinamica acestei valori proprii va fi prezentă în sistemul cu buclă închisă care, prin urmare, va fi instabilă. Stâlpii neobservabili nu sunt prezenți în realizarea funcției de transfer a unei reprezentări, de aceea, uneori aceasta din urmă este preferată în analiza sistemelor dinamice.Software-ul SCADA există doar la nivel de supraveghere, deoarece acțiunile de control sunt efectuate automat de RTU-uri sau PLC-uri.Funcțiile de control SCADA sunt, de obicei, limitate la intervenții de bază superioare sau de supraveghere. De exemplu, un PLC poate controla debitul de apă de răcire printr-o parte a procesului industrial la un nivel de punct fix, dar software-ul sistemului SCADA va permite operatorilor să schimbe punctele setate pentru flux.De asemenea, SCADA permite afișarea și înregistrarea condițiilor de alarmă, cum ar fi pierderea debitului sau a temperaturii înalte. O buclă de control a feedback-ului este controlată direct de către RTU sau PLC, dar software-ul SCADA monitorizează performanța generală a buclei. Conceptul SCADA a fost dezvoltat ca un mijloc universal de acces la distanță la o varietate de module locale de control, care ar putea fi de la diferiți producători care să permită accesul prin protocoalele de automatizare standard. În practică, sistemele mari SCADA au devenit foarte asemănătoare sistemelor de control distribuite în funcție, dar folosind multiple mijloace de interfață cu instalația. Aceștia pot controla procesele de mari dimensiuni care pot include mai multe situri și pot lucra pe distanțe mari. Este unul dintre cele mai frecvent utilizate tipuri de sisteme industriale de control, cu toate acestea, există preocupări cu privire la sistemele SCADA fiind vulnerabile la atacurile de tip cyberwarfare / cyberterrorism. Controlul și achiziția de date SCADA este o arhitectură a sistemului de control care utilizează computere, comunicații de date în rețea și interfețe grafice pentru utilizatori pentru gestionarea superioară a procesului de supraveghere.Utilizează și alte dispozitive periferice, cum ar fi controlere logice programabile și controlere PID discrete instalații sau mașini de procesare. Interfețele operatorului care permit monitorizarea și emiterea comenzilor procesului, cum ar fi modificările punctului de setare al controlerului, sunt gestionate prin sistemul informatic de supraveghere SCADA.Cu toate acestea, logica de control în timp real sau calculele controlerului sunt efectuate de modulele de rețea care se conectează la senzorii de câmp și servomotoarele.Nivelul 1 conține PLC-urile sau RTU-urile, iar nivelul 2 conține software-ul SCADA și platforma de calcul.

4.2. Sisteme HMI

Software-ul permite utilizatorului să definească vizual modul în care doresc ca modulele să se comporte. Această abordare intuitivă permite chiar și non-inginerilor să configureze și să programeze module. Software-ul este gratuit pentru orice client care cumpără un modul electronic HMI. Suita software-ului HMI CAN este cheia pentru legarea împreună a tuturor modulelor. Pentru a avea un design de succes, trebuie să aveți un utilitar software puternic, dar ușor de utilizat. În acest scop, HMI a creat utilitarul software CANconnect și CANcreate.CANvis utilizează puterea CANcreate pentru a construi rapid și a implementa o aplicație personalizată pe o platformă mobilă fără a fi nevoie să învețe Xcode sau SDK-ul Android. CANvis este platforma care permite crearea aceluiași GUI dezvoltat în CANcreate pentru a fi implementat în Android sau iOS. Cadrul CANvis permite inginerilor să se deplaseze rapid și să facă schimbări în aplicația lor pur și simplu prin transferarea fișierelor publicate pe dispozitivul lor mobil.CANcreate este un software de generare grafică și logică folosit pentru a programa modulele de afișare CAN încorporate în sistemele HMI Systems. Software-ul permite utilizatorului să creeze atât elementele vizuale cât și logica care le controlează într-un pachet bine integrat. O abordare vizuală schematică de intrare înseamnă că nu este necesară programarea. Se acceptă simulare de proiectare completă și grafică personalizată.CANconnect este un instrument integrat pentru programarea modulelor HMI Systems CAN. Generarea mesajelor personalizate permite utilizatorului să facă modulul să funcționeze cu sistemul lor, mai degrabă decât să facă sistemul să funcționeze împreună cu modulul. Toate modulele acceptă configurația dinamică cu ajutorul unei memorii flash încorporate.Modulele pot fi, de asemenea, testate complet independent de sistemul în care funcționează.Pentru a proteja sistemele, mașinile și rețelele împotriva amenințărilor cibernetice, este necesar să se implementeze – și să se mențină în continuare – un concept holistic, de ultimă oră, de securitate industrială.

Figura nr. 6. Exemplu schematic al folosirii Human-Machine Interface (HMI)

Sursa: https://www.turbinetech.com/our-library/downloads/flyers/en/tmos-flyer.pdf

Cheia succesului implementării unui sistem HMI necesită o definiție bine fundamentată a sistemului și o colaborare a operatorilor. Operatorul va fi un utilizator pasiv. În acest caz, comenzile / funcțiile ar trebui să fie simple, cu o interfață ușor de înțeles. Pentru acest tip de utilizator, repetabilitatea este, de asemenea, importantă – informațiile și acțiunile ar trebui să apară în mod consecvent de la utilizare la utilizare. Pentru un utilizator expert, în cazul în care este de dorit un control mai sofisticat, pot exista mai multe straturi sau nivele pentru interfața cu echipamentele.Pentru orice utilizator de-a lungul gamei, de la pasiv la expert, interfața ergonomică trebuie să includă: aspectul panoului, selectarea componentelor HMI, prezentarea informației, feedback-ul și considerentele de siguranță. Sistemele de interfață om-mașină (HMI) furnizează comenzile prin care un utilizator operează o mașină, un sistem sau un instrument. Sistemele HMI sofisticate permit funcționarea fiabilă a tehnologiei în toate aplicațiile, inclusiv trenurile de mare viteză, centrele de prelucrare CNC, echipamentele de producție a semiconductorilor, precum și echipamentele medicale de diagnosticare și de laborator. Sistemele HMI cuprind toate elementele pe care o persoană le va atinge, vedea, auzi sau folosi pentru a efectua funcții de control și pentru a primi feedback cu privire la acele acțiuni.Cheia întregului ciclu de proiectare a sistemului HMI este o cunoaștere aprofundată a standardelor legislative, industriale, ergonomice, de siguranță și de proiectare. Acestea includ standardele de inginerie umană, cum ar fi MILSTD-1472F, care stabilesc criteriile de proiectare umană pentru sisteme militare, subsisteme, echipamente și instalații și orientări industriale, cum ar fi cele de la SEMI, asociația globală a industriei de semiconductori, care acoperă tehnologia HMI pentru echipamentele de fabricare a semiconductorilor.Specificațiile suplimentare ale HMI sunt furnizate de ANSI, IEEE, ISO și altele.Uniunea Europeană (UE) furnizează specificații în Directiva UE privind echipamentele tehnice pentru orice echipament în aplicații casnice, comerciale sau industriale, care au componente acționate de o sursă de energie diferită de efortul manual. Respectarea acestei directive aduce echipamentelor o marcă CE.În funcție de aplicația finală a produsului, respectarea standardelor adecvate garantează că un produs va îndeplini criteriile din industrie. Aceasta include amplasarea componentelor, mărimea legăturii și culoarea, configurația comutatorului de oprire de urgență și gardienii și alți factori ergonomici care îmbunătățesc utilitatea, eficiența și siguranța.O interfață adecvată între o mașină și operatorul său uman afectează în mare măsură eficiența și ușurința utilizării și ar trebui să promoveze o conexiune armonizată între cele două. Amplasarea panoului ar trebui să fie proiectată astfel încât să furnizeze operatorului grupuri funcționale de informații conexe într-o manieră previzibilă și consecventă. În plus, sistemul trebuie să solicite unui operator să inițieze o acțiune și să informeze operatorul, furnizând feedback în timp util cu privire la aceste acțiuni. Arhitectura trebuie să fie organizată astfel încât operatorul să fie în mod clar în avans în momentul în care este necesară următoarea acțiune a operatorului. Aplicațiile industriale au utilizat tehnologii wireless în ultimii 20 de ani, în primul rând pentru a profita de transmisia de date în timp real, mobilitatea aplicațiilor și capabilitățile de gestionare la distanță. Interferențele, fiabilitatea și securitatea continuă prezintă dificultăți pentru conexiunile fără fir în universul HMI.Funcția de bază a afișărilor în aplicațiile HMI este aceea de a oferi operatorilor o sursă de informații pentru interacționarea în vederea obținerii de informații sau pentru a solicita următorul ecran. Opțiunile pentru tehnologia afișajului sunt dictate de mediul sistemului HMI și de gradul de iluminare ambientală, precum și de cerințele de culoare. Tehnicile LCD cu matrice activă sunt utilizate în mod obișnuit pentru funcționalitatea culorilor, în timp ce tehnologia LCD este utilizată în aplicații în care feedback-ul monocromatic este suficient. Ecranele organice de emisie de lumină (OLEDS) (pe bază de carbon) pot suporta în prezent afișaje mai mici. Feedback-ul este esențial pentru designul industrial ergonomic. Este necesară asigurarea că rezultatele apăsării unui buton de comandă, trecerea unui comutator sau introducerea unei comenzi sunt absolut clare, cât și determinarea aspectului dacă feedback-ul operatorului este vizual, auditiv, tactil sau o combinație de tehnici multiple.

Ne propunem pentru partea practică obiectivul de a determina cum influențează utilizarea PID-ului cresterea sau scăderea temperaturi în jurul unui valori prestabilite. Astfel, se impune simularea variațiilor temperaturii cu ajutorul PID-ului în plc sim. Acest aspect se va realiza cu ajutorul programării regulatorului în softul TIA PORTAL V13. Cerințele instalării TIA PORTAL V13 sunt: Hardware: – CPU S7-1500 cu versiune firmware V1.8 sau mai recentă (sau V2.0 sau ulterioară) – sau procesor S7-1200 cu versiune firmware V4.1 sau ulterioară, pentru software: – SIMATIC STEP 7 Professional V14 SP1 sau SIMATIC STEP 7 Basic V14 SP1 (Portalul TIA), sau versiuni ulterioare. Datorită condițiilor și funcțiilor diferite, exemplele de programe pot conține nu numai blocuri de programe, ci și alte componente (de exemplu, etichete PLC, tipuri de date PLC, tabele de vizionare sau altele asemenea). Există, de asemenea, exemple de programe care necesită hardware special (multiple CPU-uri, I / O distribuite, module de intrare etc.). Pentru rezultate optime, nu adăugăm niciodată toate exemplele de programe sau întregul dosar "Bibliotecă de mostre pentru instrucțiuni" la un procesor. Ne asigurăm că exemplul corespunzător al programului nu constă în componente pentru mai multe CPU-uri. Este ideal să adăugăm întotdeauna componentele individuale ale exemplelor programului câte unul în folderul de proiect corespunzător. De asemenea, ne asigurăm că selectați CPU-ul corespunzător. Mediul de apel pentru testare este, de obicei, provenit de la un ciclu OB (OB1), cu excepția cazului în care documentația exemplului specifică altfel.Pentru exemple mai complexe, blocurile de programe care stau la baza sunt dispune într dosar "Detalii". Funcția de sus (FC) / blocul de funcții (FB) poate fi, prin urmare, recunoscută de faptul că blocul este la același nivel cu dosarul "Detalii". În plus, partea superioară FC / FB poartă de obicei numele instrucțiunii.

Pentru crearea unui PLC în TIA, versiunea 13, trebuie respectați pașii necesari. Începem prin crearea unui nou proiect, după selecția ‘’Controller’’-CPU.

După selecțiile necesare realizării PLC se ajunge la rezultatul de mai jos:

Se efectuează selecția unui circuit simplu și se adaugă schemei anterioare:

Se configurează circuitul prin comenzile : Start, Stop și Motor:

Se declanșează simularea circuitului simplu:

Funcția "Comutare" permite comutați între un sistem controlat real (evaluarea semnalului prin intermediul periferiei de control) sau o simulare a sistemului controlat.

Semnalele selectate sunt transferate apoi la controlerul compact "PID_Compact"

ca parametri de intrare. Din deviația de control = valoarea de referință – valoarea reală,

în funcție de parametrii PID, controlerul compact calculează variabila de manipulare care este transferată ca un semnal modulat în lățimea impulsului la I / O de ieșire de control pe o bază analogică sau digitală. Variabila manipulată este transferată în blocul "PROG_C" ca punct de plutire. Blocul "PROG_C" simulează un comportament al sistemului PT1 și transmite rezultatele reale în valoare numerică, care este convertită într-o valoare analogică prin intermediul "Scale_Real2Int". În simularea de eroare, valoarea reală este suprascrisă cu o valoare incorectă (-32768) și transferat la intrarea simulată analogică "Input_PER_simulated" din blocul "Comutare". În plus, valoarea analogică simulată este convertită în punctul de floating corespunzător număr pentru intrarea "Simulat intrare" prin intermediul "Scale_Int2Real".

Tabel nr. 2

Valorile stabilite pentru temperatura PID în TIA Portal versiunea 13( a se vedea Anexa pentru corelare)

Concluziile părții teoretice și practice

Controlerul PID este probabil cel mai folosit design de control al feedback-ului. Un controler PID calculează continuu o valoare de eroare ca diferență între o valoare de referință dorită și o variabilă de proces măsurată și aplică o corecție bazată pe termeni proporțional, integral și derivat. PID este o prescurtare pentru Proporțional-Integral-Derivat, referindu-se la cei trei termeni care operează pe semnalul de eroare pentru a produce un semnal de control. Un controler PID corect setat atinge valoarea de setare cât mai repede posibil și apoi ține o valoare constantă. După o modificare a valorii de ieșire, valoarea procesului se modifică adesea numai cu o întârziere de timp. Controlorul trebuie să compenseze acest răspuns.Controlul temperaturii camerei cu ajutorul unui sistem de încălzire este un exemplu simplu al unui sistem controlat. Un senzor măsoară temperatura camerei și transferă valoarea către un controler. Controlerul compară temperatura actuală a încăperii cu o valoare de referință și calculează o valoare de ieșire (variabilă de manipulare) pentru controlul încălzirii. Dacă factorul de răcire este selectat ca metodă pentru încălzire / răcire, acest factor este utilizat la calcularea valorii de ieșire pentru răcire. Acest lucru permite luarea în considerare a câștigurilor diferite ale dispozitivelor de încălzire și de răcire. Factorul de răcire nu este setat automat sau ajustat în timpul reglării. Trebuie să configurați manual factorul de răcire corect folosind raportul "Câștigul actuatorului de încălzire / câștigul servomotorului de răcire". Exemplu: factorul de răcire = 2.0 înseamnă că câștigul actuatorului de încălzire este de două ori mai mare decât câștigul actuatorului de răcire. O creștere a valorii de ieșire este în general destinată să determine o creștere a valorii procesului. Aceasta este menționată ca o logică normală de control. PID_Compact nu funcționează cu un câștig proporțional negativ. Se selectează caseta de selectare "Inversați logica de control" pentru a reduce valoarea procesului cu o valoare de ieșire mai mare. Exemple pot fi deschiderea supapei de scurgere va reduce nivelul conținutului unui container, creșterea temperaturii de răcire va reduce temperatura. Dacă valoarea procesului iese din zona de control în jurul valorii de referință, se emite valoarea de ieșire minimă sau maximă. Aceasta înseamnă că valoarea procesului atinge valoarea de referință mai rapidă. Dacă valoarea procesului se află în zona de control în jurul valorii de referință, valoarea de ieșire este calculată prin algoritmul PID. Lățimea zonei de control pentru încălzire sau răcire este setată automat numai în timpul precondiționării, dacă "PID (temperatură)" este selectată ca structură de comandă pentru răcire sau încălzire.

Bibliografie

David W. Spitzer, Advanced Regulatory Control: Applications and Techniques, Ed. Momentum, New York, 2010,

Wayne Seames, Designing Controls for the Process Industries, ed. CRC Press, US, 2018.

Peter Drahos, Regulatory Theory: Foundations and applications, ed. Anu Press, Australia, 2017,

Seung-Ki Sul, Control of Electric Machine Drive Systems, ed. Willey, Londra, 206,

G. K. Krug,Ye. K. Krug, Electrical Correcting Elements in Automatic Control and Regulation Circuits, ed. Pergamon Press, London, 2004

Prabir Kumar Sarkar, Advanced process dynamics and control, , ed. Springer, Londra, 2014,

V. Kolmanovskii,A. Myshkis, Applied Theory of Functional Differential Equations, ed. Springer, Londra, 2015,

Konstantinos G. Papadopoulos, PID Controller Tuning Using the Magnitude Optimum Criterion, ED. Springer, Londra, 2015,

D.M. Auslander,J.R. Ridgely,J.D. Ringgenberg, Control Software for Mechanical Systems: Object-Oriented Design, ed. Pretience Hall, New Jersey, 2013,

Peter Curwen,Jason Whalley, Mobile Telecommunications Networks, ed. Edward Elgar, UK, 2014,

 Xinming Tang,Yaolin Liu,Jixian Zhang,Wolfgang Kainz,, Advances in Spatio-Temporal Analysis, Ed.CRC, Londra, 2014,

Bela G. Liptak, Instrument Engineers' Handbook, Third Edition, Volume Three, Ed.CRC, Londra, 2014,

Karl-Heinz John,Michael Tiegelkamp, IEC 61131–3: Programming Industrial Automation Systems: Concepts, Ed. Springer, Londra, 2015,

Azizah Abd Manaf., Azizah Abd Manaf., Informatics Engineering And Information Science (Berlin: Springer, 2011)

Bolton, W, Programmable Logic Controllers (Amsterdam: Newnes, 2009)

Fairley, Richard E, Selected Papers In Software Engineering And Mini-Micro Systems (North Hollywood, Calif: Western Periodicals, 1979)

Ferrag, Mohamed Amine, and Ahmed Ahmim, Security Solutions And Applied Cryptography In Smart Grid Communications (Londra: Elsevier, 2010)

Glanville, Ranulph, Cybernetics And Design ([Bradford, England]: Emerald, 2007)

Goudima, Vladimir, Practical PLC Programming (Londra: Eösevier, 2018)

Kandray, Daniel, Programmable Automation Technologies (New York, N.Y.: Industrial Press, 2010)

Le, Nguyen-Thinh, Tien van Do, Ngoc Thanh Nguyen, and Hoai An Le Thi, Advanced Computational Methods For Knowledge Engineering (Cham: Springer, 2018)

Leonardi, Andrea, and Andrea Leonardi, Energia E Territori Di Montagna, 2017

Love, Jonathan, Process Automation Handbook (London: Springer, 2007)

Marquardt, W, and C Pantelides, 16Th European Symposium On Computer Aided Process Engineering And 9Th International Symposium On Process Systems Engineering (Amsterdam: Elsevier, 2006)

Mazur, Glen, and William J Weindorf, Introduction To Programmable Logic Controllers (Homewood, IL: American Technical Publishers, 2006)

McWherter, Sean, A Road Map To PLC Success (Milton: Taylor and Francis, 2017)

Parr, E. A, Programmable Controllers (Oxford: Newnes, 2003)

Rohner, Peter, PLC (Houndmills, Basingstoke [England]: Macmillan, 1996)

U.S. Govt. Print. Off., U.S. Govt. Print. Off., Problems Associated With Computer Technology In Federal Programs And Private Industry (Washington: U.S. Govt. Print. Off., 1976)

Van Grembergen, Wim, Strategies For Information Technology Governance (Hershey, Pa.: Idea Group Pub., 2004)

Bela G Liptak, Instrument Engineers Handbook (Boca Raton: CRC Press, 2012), p. 43.

Advances in Production Management Systems. Competitive Manufacturing for Innovative Products and Services IFIP WG 5.7 International Conference, APMS 2012, Rhodes, Greece, September 24-26, 2012, Revised Selected Papers, Part II

Gunar Schirner and others, Embedded Systems: Design, Analysis And Verification (Berlin: Springer, 2013).

N. Mathur and Kuldip Singh, Studies In Statistics ([Bucharest]: Central Statistical Board, 2004).

Universitatea Babeș-Bolyai Universitatea Babeș-Bolyai, Revista Phisica – Studia Universitatis Babeș-Bolyai (Editura Universitară, 2003).

Technical journals for industry Technical journals for industry, Technical Journals For Industry(Bucharest: Institul Central de Documentare Technică, 2009).

International Dictionary of Heating, Ventilating and Air Conditioning Rehva.International Dictionary of Heating, Ventilating and Air Conditioning, International Dictionary Of Heating, Ventilating And Air Conditioning (Hoboken: Taylor and Francis, 2012).

http://www.stahl-hmi.de/en/

https://www.jabil.com/capabilities/human-machine-interface.html

http://www.esea.cz/support/fatek/FBs_Manual/Manual_2/Chapter_20.pdf

 Revista Univesitătii Bucuresti Revista Univesitătii Bucuresti, Lecţiuni Universitare (Bucuresci: Editura Universitatii Bucuresti, 1999).

https://forum.automationdirect.com/forum/general-applications/7833-how-do-i-read-temperature-with-click-plc

https://support.industry.siemens.com/cs/document/100746401/pid-control-with-pid_compact-(s7-1200)?dti=0&lc=en-NL

Hector Cassaigne, Energetica (Mexico D.F.: Edicion y Distribucion Ibero Americana de Publicaci, 2009).

http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/58785C875B5C0BFA86257091004B4481

https://bin95.com/plc-structured-text-programming.htm

http://www.icpdas.com/products/PAC/i-7188_7186/whatisscada.htm

https://www.turbinetech.com/our-library/downloads/flyers/en/tmos-flyer.pdf

file:///C:/Users/user/Downloads/PR_00056_EN.pdf

Anexe

Designul unui PLC în TIA Portal, versiunea 13-pasul final

Variația temperaturii PID

Simularea temperaturii PID în TIA PLATFORM v.13

Configurarea PID

Sursa: http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/58785C875B5C0BFA86257091004B4481

Aspecte de programare PID

Sursa : https://bin95.com/plc-structured-text-programming.htm

Schema SCADA

Sursa: http://www.icpdas.com/products/PAC/i-7188_7186/whatisscada.htm