1. Automate programabile …………………………… …………………………………………… ………………1 1.1. Defini ție și… [619138]

1. Automate programabile …………………………… …………………………………………… ………………1
1.1. Defini ție și rol func țional ………………………………………… ………………………………………1
1.2. Scurt istoric……………………………… …………………………………………… ………………………2
1.3. Clasificari ……………………………… …………………………………………… ………………………..3
1.4. Structura de principiu a automatelor programabile …….. ………………………………………..7

1. Automate programabile

1.1. Defini ție și rol func țional

Echipamentele cu logic ă programat ă (ELP) sau automatele programabile (AP) sau
programmable logic controllers (PLC) sunt echipamente destinate conducerii automate a
proceselor industriale.
Structura unui proces automatizat cu ajutorul unui automat programabil poate fi
sintetizat ă prin schema bloc prezentat ă mai jos (fig. 2.1):

Fig. 2.1: Structura unu proces automatizat cu ajutorul unui automat programabi l

Automatul programabil realizeaz ă astfel cele dou ă sarcini principale ale automatiz ării
unui proces:
– m ăsura, care în acest caz presupune monitorizarea st ării procesului prin achizi ția la intr ările
automatului, prin intermediul senzorilor, butoanelor, limitatoarel or de curs ă, etc. a variabilelor
de stare din proces;
– controlul, care presupune prelucrarea informa țiilor primite de la intr ări și generarea
comenzilor necesare spre elemente de execu ție din procesul automatizat, conform unui
program specific.
Automatele programabile pot înlocui automatiz ările discrete ce utilizeaz ă o comand ă
realizat ă cu elemente electromecanice, pneumatice sau electronice în logic ă cablat ă, aducând
flexibilitate, structur ă compact ă, siguran ță m ărit ă în func ționare și programare u șoar ă și
rapid ă.
Un automat programabil poate fi definit ca un sistem specializa t destinat pentru
tratarea problemelor de logic ă secven țial ă și combina țional ă, simulând structurile logice de
comand ă printr-o configura ție elastic ă, programabil ă.

Prin concep ția sa, un automat programabil este adaptabil pentru func ționarea în mediul
industrial, poate opera într-o plaj ă larg ă de temperatur ă și umiditate, este u șor adaptabil la
interfa țarea cu orice proces și nu ridic ă probleme deosebite privind formarea personalului de
deservire datorit ă facilit ăților de programare oferite. Toate aceste caracteristici , la care se mai
pot ad ăuga robuste țea general ă a echipamentului și pre țul de cost relativ redus, fac ca
automatele programabile s ă constituie o pondere important ă în sistemele de conducere a
sistemelor de automatizare industriale.
Aceste echipamente s-au impus într-o gam ă tot mai larg ă de aplica ții, datorit ă
simplit ății program ării, accesibilit ății și fiabilit ății ridicate în exploatare.
Utilizarea logicii programate constituie o modalitate calitativ superioar ă de realizare a
echipamentelor de comand ă. În cazul ELP func țiile care trebuie executate și succesiunea
acestora sunt stabilite de programul înscris în memoria program . Se asigur ă o flexibilitate
deosebit ă dispozitivelor de comand ă, permi țând u șoare modific ări și dezvolt ări ulterioare.
Dac ă în cazul logicii cablate orice modificare în func ționarea echipamentului de comand ă
implic ă realizarea unui nou cablaj, unor noi leg ături între elemente, în cazul ELP modificarea
const ă în simpla inserare a unor alte expresii algebrice în memoria program, f ără a fi necesare
modific ări în cablajul ini țial, realizându-se astfel economii însemnate de timp și de manoper ă.
Totodat ă, aceast ă facilitate a ELP permite tipizarea interfe țelor de intrare și ie șire și a unit ății
centrale, personalizarea unei scheme de comand ă f ăcându-se prin programul implementat.
Acest aspect conduce și la regândirea și optimizarea ciclului de proiectare al unui echipament
de comand ă. Ciclul clasic: conceperea schemei, realizarea cablajului (verificarea func țion ării,
refacerea schemei, etc., se modific ă în sensul c ă se implementeaz ă programul în memorie cu
echipamentul de programare, se vizualizeaz ă pe monitor și se verific ă prin folosirea unor
programe de monitorizare și auto-testare. Eventualele modific ări la punerea în func țiune a
instala ției se fac prin echipamentul de programare f ără a afecta cablajul realizat, eficien ța
activit ății de proiectare și implementare crescând considerabil.
ELP se remarc ă și prin reducerea num ărului de componente (cu pân ă la 80% comparativ cu
schemele de automatizare cu relee), cre șterea fiabilit ății și reducerea important ă a consumului
de energie electric ă.
Dintre dezavantajel e ELP putem aminti costul relativ ridicat și necesitatea program ării
și oper ării acestora de c ătre un personal calificat. Trebuie subliniat faptul c ă în timp, îns ă,
costul a sc ăzut constant și domeniul de aplica ție al ELP s-a extins și în cazul comenzilor cu un
num ăr foarte mic de intr ări și ie șiri (10÷12).

1.2. Scurt istoric

În momentul de fa ță se estimeaz ă c ă peste 60% din totalul comenzilor industriale în
ță rile avansate sunt realizate cu ELP , iar acest procent este în cre ștere.
Automatele programabile au fost introduse prima oar ă în anii ’60. Principalul motiv al proiect ării
și dezvolt ării acestor sisteme a fost costul ridicat al realiz ării, exploat ării și depan ării sistemelor de
automatizare cablate, bazate în principal pe relee electromagnetice, care dominau la acea dat ă
sistemele de automatizare industriale.
Apari ția automatului programabil a fost precedat ă de elaborarea și sistematizarea unui
set de cerin țe pentru noul sistem de automatizare destinat înlocuirii siste melor de automatizare
cu relee intermediare.
Astfel, automatul programabil trebuia s ă îndeplineasc ă urm ătoarele:
să fie comparabil din punct de vedere al pre țului cu sistemele de automatizare cu relee
intermediare;
să fie capabil s ă opereze în mediul industrial;

să fie conceput și realizat într-o form ă modular ă, cu posibilitatea înlocuirii u șoare a
modulelor;
să aib ă posibilitatea de a transmite datele colectate din proces unui sistem central supervizor;
programarea noului sistem trebuia s ă fie simpl ă, u șor de în țeles de c ătre personalul
familiarizat cu sistemele de automatizare cu relee.
Primul automat programabil în variant ă industrial ă a ap ărut în SUA sub numele de
MODICON 084 (Modular Digital Controller).
La mijlocul anilor ’70 automatele programabile erau realizate în principal în tehnologia
microprocesoarelor cu prelucrare pe bit, iar în 1973 au ap ărut primele protocoale de
comunica ție între automate.
În anii ’80 au ap ărut primele automate cu microprocesoare cu prelucrare pe cuvânt , și
de asemenea au ap ărut primele tendin țe de standardizare a protocoalelor de comunica ție. Tot
în aceast ă perioad ă s-a pus accentul pe reducerea dimensiunii PLC-urilor și prin introducerea
program ării software simbolice, realizarea programelor putându-se re aliza din ce în ce mai
mult pe calculatoare personale în locul consolelor de programare de dicate, utilizate exclusiv
pentru programarea PLC-urilor pân ă în acel moment.
În perioada anilor ’90 s-a pus un accent din ce în ce mai mare a supra standardiz ării
atât a modurilor de programare cât și a protocoalelor de comunica ție. Anii ’90 au fost de
asemenea martorii unei tendin țe de înlocuire a sistemelor de automatizare bazate pe autom ate
programabile cu sisteme de automatizare bazate pe calculatoa re personale, tendin ță care nu s-
a generalizat (automatele programabile dominând cu autoritate pia ța echipamentelor cu logic ă
programat ă) din urm ătoarele motive:
Automatul programabil este garantat pentru utilizare în condi ții severe de "stres"
industrial (varia ții de tensiune și temperatur ă, noxe, vibra ții);
Unitatea central ă este o unitate logic ă special conceput ă s ă interpreteze un set restrâns
de instruc țiuni proprii controlului de proces. Acestea exprim ă func ții de baz ă ca: evaluarea
expresiilor booleene (logice) cu atribuirea rezultatului unei va riabile memorate sau unui canal
de ie șire, secven țe de num ărare sau temporizare, calcule matematice ș.a.;
Programarea structurilor de tip automat programabil este simpl ă și const ă în scrierea
direct ă de la un terminal a unui șir de instruc țiuni, conform unor diagrame de semnal,
ciclograme, organigrame sau a unui set de ecua ții booleene. Inten ția produc ătorilor de AP este
de a se adapta cuno știn țelor și preferin țelor utilizatorilor;
Execu ția instruc țiunilor este ciclic ă, ceea ce face ca derularea rapid ă a unui program în
raport cu timpii de r ăspuns ai procesului s ă permit ă sesizarea evenimentelor la pu țin timp
dup ă ce apar, f ără riscul pierderii de informa ție sau perturbare a procesului. Exist ă de
asemenea posibilitatea lucrului cu întreruperi pentru procese f oarte rapide.

1.3. Clasificari
Genera țiile actuale de automate programabile asigur ă posibilit ăți complexe de
comunica ție serial ă și conectare în re țea. Versiunile constructive înglobeaz ă componente și
unit ăți de interfa țare structurate modular pentru m ărimi analogice și digitale preluate de la
diver și traductori, module de achizi ție analogic ă (temperatur ă, semnal unificat de
automatizare), comunica ție (pentru legarea în re țea și monitorizarea automat ă), module de
ie șire analogic ă, module de pozi ționare sau control al mi șcării, module specializate de reglare
PID, module specializate de reglare fuzzy, module pentru re cunoa șterea formelor ș.a.
Din punct de vedere structural se pot distinge:
– automate programabile realizate în structur ă deschis ă, sub forma unei pl ăci cu circuite
imprimate, f ără carcas ă (fig. 2.2)

Fig. 2.2: Automat programabil realizat în structur ă deschis ă
Acest tip de automate este foarte ieftin (de obicei pre țul de cost este sub 100 Euro), dar
num ărul de intr ări și ie șiri este limitat și nu are posibilitatea ad ăug ării unor module de
extensie.
– automate programabile cu structur ă monobloc, realizate în carcas ă închis ă (fig. 2.3)

Fig. 2.3: Automate programabile realizate în carcas ă închis ă, structur ă monobloc

În acest caz, toate elementele componente ale automatului prog ramabil sunt grupate
într-o carcas ă, dimensiunile acesteia variind în func ție de num ărul de terminale de intrare și
ie șire. Aceast ă variant ă constructiv ă permite conectarea unor modulele de extensie, care au o
carcas ă separat ă și se conecteaz ă prin intermediul unor cabluri de leg ătur ă.
– automate programabile realizate în structur ă modular ă (fig. 2.4)

Fig. 2.4: Automat programabil realizat în structur ă modular ă

Aceast ă variant ă de realizare este specific ă automatelor programabile complexe, cu
num ăr mare de intr ări ie șiri, cu o multitudine de posibilit ăți de control și în consecin ță cu un
num ăr mare de modele de extensie disponibile.
În func ție de num ărul total de terminale de intrare și ie șire (suma acestora), automatele
programabile se pot clasifica în (fig. 2.5):

Fig. 2.5: Clasificarea automatelor programabile dup ă num ărul total de terminale de
intrare și ie șire
Automatele programabile, dimensiuni
• automate programabile micro, cu un num ăr maxim de 32 de terminale de intrare și
ie șire (cea mai întâlnit ă valoare este 20);
• automate programabile mici, cu un num ăr maxim de 128 de terminale de intrare și
ie șire;
• automate programabile medii, cu un num ăr maxim de 1024 de terminale de intrare și
ie șire;
• automate programabile mari, cu un num ăr maxim de 4096 de terminale de intrare și
ie șire;
• automate programabile foarte mari, cu un num ăr maxim de 8192 de terminale de
intrare și ie șire (aceast ă valoare nu este o valoare limit ă, deoarece evolu ția automatelor
programabile este foarte rapid ă).
În continuare sunt prezentate sintetic câteva caracteristici ale fiec ărui tip de automate
programabile prezentat mai sus.
Automatele programabile micro
– num ăr maxim de terminale de intrare/ie șire 32
– procesor pe 16 bi ți
– destinate strict înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare
– memorie pân ă la 1 K, unde, în func ție de tipul memoriei, 1K poate însemna 1024 bi ți, 1024
bytes sau 1024 cuvinte (words)
– intr ări/ie șiri digitale
– realizate fie în structur ă deschis ă, fie în structur ă monobloc
– programare func ții de tip releu
– programare func ții de tip num ărător și temporizator

– introducerea programului atât de la dispozitivul de programare off -line (calculator personal –
PC) cât și de la de la consola portativ ă de programare
Automatele programabile mici
– num ăr maxim de terminale de intrare/ie șire 128
– procesor pe 16 bi ți
– destinate strict înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare
– memorie pân ă la 2 K
– intr ări/ie șiri digitale
– realizate în structur ă monobloc
– programare func ții de tip releu
– programare func ții de tip num ărător și temporizator
– introducerea programului atât de la dispozitivul de programare off- line (PC) cât și de la de la
consola portativ ă de programare
Automatele programabile medii
– num ăr maxim de terminale de intrare/ie șire 1024
– procesor pe 16 sau 32 bi ți
– destinate atât înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare cât și controlului
sistemelor analogice
– memorie pân ă la 4 KB, expandabil ă la 16 K
– intr ări/ie șiri digitale
– intr ări/ie șiri analogice
– realizate în fie în structur ă monobloc, fie în structur ă modular ă
– programare func ții de tip releu
– programare func ții de tip num ărător și temporizator
– programare instruc țiuni de salt
– programare instruc țiuni de calcul aritmetic (adun ări, sc ăderi înmul țiri, împ ărțiri)
– posibilit ăți limitate de manipulare a datelor (compara ții, mutare date d No table of
authorities entries found. gi ștrii, conversii de date, func ții matriciale, etc.)
– posibilitatea conect ării în re țea și comunicarea cu alte automate folosind diverse protocoale
de comunicare
– introducerea programului de la dispozitivul de programare off-li ne (PC)
Automatele programabile mari
– num ăr maxim de terminale de intrare/ie șire 4096
– procesor pe 16 sau 32 bi ți
– destinate atât înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare cât și controlului
sistemelor analogice
– memorie pân ă la 12 K, expandabil ă la 128 K
– intr ări/ie șiri digitale
– intr ări/ie șiri analogice
– realizate în structur ă modular ă
– programare func ții de tip releu
– programare func ții de tip num ărător și temporizator
– programare instruc țiuni de salt
– programare subrutine, întreruperi
– posibilitatea realiz ării reglajelor automate de tip PID
– programare instruc țiuni de calcul aritmetic (adun ări, sc ăderi, înmul țiri, împ ărțiri, extragere
rădăcin ă p ătrat ă, calcule în dubl ă precizie)
– posibilit ăți avansate de manipulare a datelor (compara ții, mutare date din regi ștrii, conversii
de date, func ții matriciale, tabele binare, tabele ASCII etc.)

– posibilitatea conect ării în re țea și comunicarea cu alte automate folosind diverse protocoale
de comunicare
– introducerea programului de la dispozitivul de programare off-li ne (PC)
Automatele programabile foarte mari
– num ăr maxim de terminale de intrare/ie șire 8192
– procesor pe 32 bi ți
– destinate atât înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare cât și controlului
sistemelor analogice
– memorie pân ă la 64 K, expandabil ă la 1M
– intr ări/ie șiri digitale
– intr ări/ie șiri analogice
– module speciale de intrare/ie șire
– realizate în structur ă modular ă
– programare func ții de tip releu
– programare func ții de tip num ărător și temporizator
– programare instruc țiuni de salt
– programare subrutine, întreruperi
– posibilitatea realiz ării reglajelor automate de tip PID
– programare instruc țiuni de calcul aritmetic (adun ări, sc ăderi înmul țiri, împ ărțiri, extragere
rădăcin ă p ătrat ă, func ții trigonometrice, calcule în dubl ă precizie, calcule în virgul ă mobil ă)
– posibilit ăți avansate de manipulare a datelor (compara ții, mutare date din regi ștrii, conversii
de date, func ții matriciale, tabele binare, tabele ASCII etc.)
– posibilitatea conect ării în re țea și comunicarea cu alte automate folosind diverse protocoale
de comunicare
– posibilit ăți de monitorizare și diagnoz ă
– introducerea programului de la dispozitivul de programare off-li ne (PC)
La ora actual ă, tendin ța este de a echipa automatele programabile din clasele infe rioare
(micro, mici și medii) cu facilit ăți specifice celor din clasele superioare (mari și foarte mari)
astfel încât nu se mai poate face o delimitare strict ă între aceste clase, mai ales din punct de
vedere calitativ. De asemenea, valorile capacit ății memoriilor automatelor programabile sunt
orientative, deoarece și aici se constat ă o tendin ța clar ă de m ărire a acesteia.

1.4. Structura de principiu a automatelor programab ile

Automatul programabil functioneaza doar daca are o secventa de i nstructiuni salvata
in memorie. Aceasta secventa de instructiuni constituie progra mul. PLC-ul executa programul
incepand de la prima linie pana la ultima si apoi se reia ace st ciclu. Ciclul se numeste
“scanare”.Ciclul incepe prin citirea intrarilor si apoi ex ecuta programul; se incheie prin
modificarea iesirilor.
Programul principal contine subrutine si intreruperi de program. Spr e exemplu, daca
dorim ca instalatia sa realizeze o anumita sarcina la pornire , putem folosi o subrutina.
Intreruperile de program sunt dictate de anumite evenimente ce au loc la anumite momente.
O schem ă bloc cu componentele tipice ale structurii unui automat programabi l este prezentat ă
în figura 2.6.

Fig. 2.6: Schema bloc a unui PLC

Intr ările din proces sunt realizate sub forma diverselor elemente de comand ă și
măsurare incluse în sistemele opera ționale și auxiliare ale instala țiilor automatizate: butoane,
comutatoare, limitatoare de curs ă, senzori fotoelectrici, senzori de proximitate, traductoare de
nivel, traductoare de deplasare incrementale sau absolute și, în ultimul timp, traductoare al
căror semnal de ie șire are o varia ție analogic ă.
Principalele tipuri de elemente care se conecteaz ă la intr ările automatelor programabile sunt
sistematizate în figura 2.7.
Ie șirile dirijeaz ă ac ționarea elementelor de execu ție de tipul releelor, contactoarelor,
lămpilor de control, electro-valvelor, elementelor de afi șare etc.
Principalele tipuri de elemente care se conecteaz ă la ie șirile automatelor programabile sunt
sistematizate în figura 2.8.
O aten ție deosebit ă trebuie acordat ă intr ărilor și ie șirilor , deoarece în aceste zone
mărimile electrice (tensiuni, curen ți) vehiculate ating valori care pot afecta unitatea central ă de
procesare CPU (central processing unit – microproces orul automatului programabil), f ăcând
necesar ă prezen ța unor circuite care s ă izoleze CPU de influen ța acestora.

Fig. 2.7: Principalele elemente care se conecteaz ă la intr ările automatului
programabil

Aceste func ții sunt preluate de circuitele de interfa ță aferente intr ărilor și ie șirilor, care au rolul
de a converti semnalele de intrare de diverse forme în semnale logice adaptate unit ății centrale
și de a transforma semnalele logice ale unit ății centrale în semnale de ie șire corespunz ătoare
ac țion ării impus ă de sistemul de for ță al sistemului automatizat.
În figura 2.9 a este prezentat un circuit de interfa ță aferent intr ărilor, plasat între zona intr ărilor
și CPU. Protec ția unit ății centrale de semnale de nivel periculos de la intr are (de exemplu
conversia semnalului de intrare de 24 V în semnal de 5 V) se face prin separare optic ă, adic ă
transmiterea semnalului prin intermediul luminii. D ispozitivul cuplat la intrare genereaz ă un
semnal care comand ă aprinderea unui LED a c ărui lumin ă comand ă intrarea în conduc ție a unui
fototranzistor, în acest caz CPU recep ționând semnal logic 0. când semnalul de intrare
înceteaz ă, LED-ul se stinge, tranzistorul iese din conduc ție, tensiunea din colectorul acestuia
cre ște și CPU-ul recep ționeaz ă semnal logic 1.
Interfa ța aferent ă m ărimilor de ie șire (fig. 2.9 b) func ționeaz ă similar. CPU-ul genereaz ă un
semnal care comand ă aprinderea unui LED. Lumina emis ă de LED excit ă un fototranzistor
care
intr ă în conduc ție, astfel încât tensiunea dintre emitor și colector scade la 0.7 V, iar un
dispozitiv conectat pe ie șire va “vedea” aceast ă tensiune ca un semnal logic 0. Invers, va
însemna c ă semnalul de ie șire va fi interpretat ca 1 logic.

Fig. 2.8: Principalele elemente care se conecteaz ă la ie șirile automatului programabil

Fototranzistorul nu este conectat direct la ie șirea automatului. Între fototranzistor și
ie șire se afl ă de obicei un releu sau un tranzistor de putere mai mare, capabil s ă întrerup ă
curentul vehiculat prin circuitele de ie șire.

Fig.2.9: Circuite de interfa ță aferente intr ărilor (a) și ie șirilor (b)
Pozi ționarea terminalelor de intrare și ie șire precum și modul de conectare al elementelor
legate la acestea reprezint ă de asemenea aspecte importante în utilizarea autom atelor
programabile. În figura 2.10 este prezentat în prin cipiu, modul de conectare al unui element de
intrare și al unui element de ie șire la un automat programabil Sismens Simatic S7 20 0. Se observ ă
că elementele legate la ie șirile automatului, fiind în general sarcini rezisti ve sau inductive, se
conecteaz ă în paralel cu surse de tensiune continu ă sau alternativ ă.

Fig. 2.10: Conectarea intr ărilor și ie șirilor

Pozi ționarea terminalelor de intrare și ie șire poate fi diferit ă, în func ție de tipul
automatului. În figura 2.11 sunt prezentate cele do u ă situa ții care pot ap ărea, cu terminalele de
intrare în partea inferioar ă și cele de ie șire în partea superioar ă, respectiv situa ția invers ă, cu
terminalele de intrare în partea superioar ă.
În figura 2.12 este prezentat modul de conectare al elementelor legate la intr ările unui
automat programabil. Indiferent de tipul automatulu i, elementele legate la intr ări se conecteaz ă cu
un terminal la poten țialul de +24 de V, iar cel ălalt se conecteaz ă la -24 V, prin intermediul
terminalul comun al intr ărilor, notat pe figur ă cu COM, la care este conectat poten țialul de -24 V
al sursei utilizate pentru energizarea intr ărilor.

Fig. 2.11: Pozi ționarea terminalelor de intrare și de ie șire

Fig. 2.12: Modul de conectare al elementelor legate la intr ări

O men țiune special ă trebuie f ăcut ă în cazul conect ării la intr ări a elementelor de tip senzor
de proximitate, sau similare, care dispun de trei t erminale, în locul celor dou ă uzuale. În acest caz,
conectarea se face conform figurii 2.13, luându-se în considerare culorile firelor care pleac ă de la
cele trei terminale.

Fig. 2.13: Conectarea elementelor de tip senzor de proximitate
Modul de conectare al elementelor legate la ie șirile automatului programabil este
prezentat în figura 2.14. Se poate remarca faptul c ă se pot utiliza, atât surse de tensiune continu ă
cât și de tensiune alternativ ă, în func ție de tipul elementului conectat la ie șire, legate în serie cu
acesta. În cazul ie șirilor exist ă mai multe terminale comune, notate în figur ă cu COM, terminalele
de ie șire și respectiv elementele legate la aceste terminale p utând fi grupate câte unul la un
terminal comun, (cazul terminalelor 00 și 01), câte dou ă la un terminal comun (cazul terminalelor
02 și 03) sau mai multe la un terminal comun (cazul ter minalelor 04 – 07). O aten ție deosebit ă
trebuie acordat ă valorii maxime a curentului care circul ă prin aceste circuite la activarea ie șirii,
care nu trebuie s ă dep ăș easc ă valoarea maxim ă admisibil ă (valoare care reprezint ă o caracteristic ă
constructiv ă a automatului).

Fig. 2.14: Modul de conectare al elementelor legate la ie șiri

Unitatea central ă de procesare CPU, constituie în fapt “creierul” automatului
programabil. Printre primele CPU utilizate au fost cele pe 1 și 8 bi ți, la ora actual ă aceste fiind
înlocuite cu cele pe 16 și 32 de bi ți.
Unitatea de central ă de procesare poate fi de asemenea subîmp ărțit ă în unitate de control
și unitate logic ă și de calcul .
Unitatea de control coordoneaz ă toate transform ările de date furnizate de proces,
efectueaz ă opera ții logice asupra datelor recep ționate și asigur ă alocarea corespunz ătoare a
rezultatelor ob ținute la ie șirile programate. De asemenea, aceasta execut ă și o prelucrare de
informa ție numeric ă de la proces, rezultatul acestor opera ții condi ționând starea operatorilor logici
ai unit ății de calcul .
Unitatea de programare permite introducerea și definitivarea programului în raport cu
evolu ția ma șinii și cu modific ările impuse în secven țele func ționale de baz ă ale acestuia.
Solu țiile adoptate de c ătre fabrican ți includ mai multe variante:
– o consol ă autonom ă cu memorie proprie, specific ă metodei de programare off-line (solu ție
utilizat ă de c ătre firma Siemens, console de tip PG, fig. 2.15);
– o consol ă portabil ă, de mici dimensiuni, ce opereaz ă împreun ă cu automatul, utilizând
memoria acestuia, (numit și dispozitiv “hand-held”), specific ă metodei de programare on-line,
(fig. 2.16);
– calculatorul personal de tip PC, solu ție ce tinde s ă înlocuiasc ă variantele amintite mai sus
(fig. 2.17);

Fig. 2.15: Programarea cu ajutorul consolei autonome

Fig. 2.16: Programarea cu ajutorul consolei portabile

Fig. 2.17: Programarea cu ajutorul calculatorului personal tip PC

Prima variant ă ofer ă avantajul unei program ări comode, într-un birou de proiectare,
deci în variant ă off-line, pe când cea de-a doua implic ă cuplarea direct ă la automat deci
implicit programarea se realizeaz ă on-line, nemijlocit în intimitatea procesului tehnologic
automatizat.
Datorit ă memoriei de capacitate mare a consolei autonome, varianta d e programare
off-line utilizeaz ă de obicei un software complex cu posibilit ăți multiple de programare, cu o
interfa ță grafic ă complex ă, cu facilit ăți de simulare și testare a programului realizat. Prin
contrast, varianta on-line utilizeaz ă un software minimal, cu posibilit ăți reduse de programare,
limitate de obicei la introducerea de cuvinte de comand ă, f ără interfa ță grafic ă. Se poate deci
concluziona c ă programele complexe se realizeaz ă, testeaz ă și simuleaz ă în varianta off-line,
în etapa program ării on-line f ăcându-se doar o “ajustare” final ă a acestora.
Utilizarea calculatorului personal tinde s ă înlocuiasc ă îns ă ambele variante de mai sus,
deoarece combin ă avantajele program ării off-line cu mobilitatea pe care o ofer ă la ora actual ă
calculatoarele portabile (tip notebook), ceea ce face inutil ă utilizarea dispozitivelor “hand-
held” și elimin ă practic delimitarea între metodele off-line” și on-line.
Transmiterea programului de la dispozitivul de programare la autom atul programabil
și invers, în cazul utiliz ării consolei de programare autonome sau a calculatorului personal s e
face utilizând interfa ța serial ă RS 232 sau USB.
Memoria automatelor programabile stocheaz ă programe și date și este în general o
memorie de dimensiune mic ă, între 1K la automatele micro și 64 K la automatele foarte mari
(actualmente se folosesc și dimensiuni mai mari ajungând la 1 MB), unde, a șa cum s-a mai
precizat mai sus, 1K poate însemna 1024 bi ți, 1024 bytes sau 1024 cuvinte (words).
Memoria este segmentat ă în zone, una rezervat ă variabilelor de intrare-ie șire, alta
variabilelor ce definesc starea intern ă a automatului (variabile intermediare) și ultima este
destinat ă programului ce urmeaz ă s ă fie executat. Acest mod se segmentare a memoriei este
orientativ, putând exista diferen țe de la un tip de automat la altul. La un moment dat, în
memoria automatului programabil se poate afla un singur program , indiferent de dimensiunea
acestuia și de spa țiul de memorie r ămas neocupat. În concluzie, memoria automatelor
programabile nu poate fi folosit ă pentru stocarea programelor, aceasta f ăcându-se pe
dispozitive de stocare externe, uzual pe calculatorul personal pri n intermediul c ăruia se face
programarea și transmiterea programelor.
Tipurile mai vechi de memorii utilizate în construc ția automatelor programabile erau
realizate în variant ă EPROM (electrically programmable read only memory), variant ă ce
presupunea, în cazul modific ării programelor, ștergerea con ținutului memoriei cu lumin ă UV
și re-programarea pe dispozitive speciale de programare. Act ualmente circuitele de memorie
sunt realizate în tehnologie FLASH EEPROM (electrically erasable programmable read only
memory), re-programarea memorie f ăcându-se cu u șurin ță prin intermediul software-ului de
programare și a unui cablu serial sau USB. De asemenea, se utilizeaz ă pe scar ă destul de larg ă
și memoriile RAM non-volatile, care utilizeaz ă baterii pentru men ținerea con ținutului
memoriei.
Construc ția modular ă a automatelor programabile permite ad ăugarea cu relativ ă
ușurin ță a modulelor de extensie , care m ăresc num ărul total al terminalelor de intrare și ie șire,
permi țând astfel extinderea num ărului de elemente legate la intr ări și ie șiri f ără a fi nevoie de
achizi ția unui automat dintr-o clas ă superioar ă.
O atentie speciala trebuie acordata intrarilor si iesiril or, deoarece in aceste blocuri
se gaseste protectia PLC prin izolarea CPU de influenta dis trugatoare a mediului industrial.
Unitatea centrala de procesare(CPU) este creierul unui PLC . Este un microcontroler de 8, 16
sau 32 biti. CPU controleaza comunicatiile, conexiunile dintre cel elalte parti ale PLC,
executarea programului, operatiile cu memoria si controlul intrari lor si iesirilor. CPU

realizeaza un mare numar de verificari ale functionarii core cte a PLC. Orice eroare este
semnalizata intr-un anumit mod.
Pentru a rula procese mult mai complexe este posibil sa cone ctam mai multe P.L.C.-
uri la un calculator central. Un sistem real ar putea arat a ca in imaginea de mai jos.

Fig. 2.18: Imagine de ansamblu al unui proces complex de automatizare
Programarea unui PLC se poate face in mai multe moduri, dar c el mai folosit mod este
cel ce utilizeaza "diagrama scara", sau "ladder diagram" . Diagrama scara este un mod de
programare asemanator cu descrierea electrica clasica a unui sistem complex.
Diagramele ladder (scar ă) presupun transpunerea imediat ă, folosind simbolurile
grafice pentru contacte, bobine, noduri a schemelor de automatizare echivalente realizate cu
contacte și relee clasice. Aceast ă modalitate permite introducerea iterativ ă, rapid ă, a
schemelor de comand ă în forma clasic ă. Diagrama scara este o reprezentare simbolica a unor
panouri cu relee; este constituita din linii orizontale plasate i ntre liniile verticale ce
simbolizeaza tensiunea de alimentare. Pe fiecare treapta ori zontala regasim trei tipuri de
simboluri: Contacte normal deschise si normal inchise; Bobine de releu activate de circulatia
curentului; Casete ce pot reprezenta relee de timp sau re lee numaratoare.

Fig. 2.19: Fragment de program realizat cu diagrame ladder

Figura 2.20. Program scris in Ladder diagram

În figura 2.20 este prezentat ă o captur ă de ecran dintr-un program sub SYSWIN 3.4 al
firmei OMRON realizat în varianta cu diagrame ladder.