Microprocesoare și automate programabile Curs 5 Automate programabile [619376]

Microprocesoare și automate programabile Curs 5 – Automate programabile
AUTOMATE PROGRAMABILE

5.1. Generalităț i
Un sistem automat de control a unui proces reprezint ă un ansamblu de dispozitive
electronice care confer ă stabilitate, acurate țe și performan ță.
Fiind un rezultat rapid a progresului tehnologic, cele mai complexe opera ții au fost
rezolvate prin conectarea în pr oces a unor automate programabile și unități centrale de proces
(calculatoare de proces).
Structura unui proces automatizat cu aj utorul unui automat programabil poate fi
sintetizată prin schema bloc prezentată mai jos:

Fig. 5.1. Structura unu proces automatizat cu ajutorul unui automat programabil

Aceste automate programabile pe lâng ă conexiunile cu instrumentele de m ăsură și
senzorii din procesul de automatizare, vor trebui s ă permită comanda întregului proces și ceea ce
este și important, s ă comunice operatorului st ările procesului prin semnale vizuale și sunet și/sau
printr-o re țea de comunica ție.
Astfel, automatul programabil realizeaz ă astfel cele dou ă sarcini principale ale
automatiz ării unui proces:
¾ măsura, care în acest caz presupune monitorizarea st ării procesului prin achizi ția la
intrările automatului, prin intermediul senzorilor, butoanelor, limitatoarelor de curs ă, etc.
a variabilelor de stare din proces;
¾ 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.

În sens general, prin automat vom în țelege un sistem tehnic ce func ționează fără
intervenția directă a omului. F ără îndoială omul intervine în procesele de proiectare, realizare,
exploatare și depanare ale automatelor.
Un automat programabil este un “calculator” specializat care realizeaz ă funcții de
control de o dive rsitate de tipuri și nivele de complexitate. Ini țial, varianta englez ă pentru
denumire era de PC dar datorita necesit ății unei diferen țieri clare a apă rut denumirea de
Programmable Logic Controller (PLC).
La începutul revolu ției industriale, în sp ecial în perioada an ilor ’60, ’70, releele
electromagnetice erau folosite la automatizarea proceselor sau a pano urilor de automatizare,
lucru ce necesita o densitate de cabluri foarte mare pentru interconectarea releelor. În anumite
cazuri panoul de automatizare acoperea un perete întreg.
În cazul logicii cablate orice modificare în func ționarea echipamentului de comandă
implică realizarea unui nou cablaj, unor noi leg ături între elemente, iar de scoperirea unei erorii în
sistemul de automatizare necesita foarte mult timp.
@2018 1/6

Microprocesoare și automate programabile Curs 5 – Automate programabile
Odată cu apari ția automatului programabil, s-au schimbat foarte multe în proiectarea
sistemelor de control automate. PLC-urile se remarc ă și prin reducerea num ărului de componente
(cu până la 80% comparativ cu schemele de automatizare cu relee), cre șterea fiabilit ății și reducerea
important ă a consumului de energie electric ă.
Istoric. Primul automat programabil dezvoltat dintr-un calculator obi șnuit a ap ărut în
jurul anului 1970. Odat ă cu primele modele au ap ărut și primele probleme. Modul de programare
era complicat și necesită persoane foarte bine preg ătite în programare pentru a efectua schimb ări.
Primele îmbun ătățiri au încercat rezolvar ea acestor probleme prin oferirea unor automate
mai “prietenoase”. Pia ța de automate programabile ajunge de la o cifra de 580 milioane în 1978
la 1 miliard în 1990 ș i continuă să crească după aceea. Automatele programabile înlocuiesc
diverse dispozitive de conducere și ajung sa fie utilizate în tot mai multe dome nii de activitate.

Avantajele și dezavantajele automatelor programabile
Avantajele lucrului cu automatele programabile sunt urm ătoarele:
¾ flexibilitate: în trecut era nevoie pentru fiecare dispozitiv care trebuia controlat de un
automat care sa-l conduc ă. Prin intermediul automatelor programabile este posibil ă
conducerea concomitent ă a mai multor dispozitive folosind un singur automat
programabil.
¾ consumul este foarte mult redus deoarece automatul programabil consum ă mult mai
puțin decât releele din panoul de automatizare conven țional;
¾ implementarea schimb ărilor și corecția erorilor : prin intermediul unei conduceri
realizata în logic ă cablată era nevoie de timp în cazul unei schimb ări sau în corec ția unei
erori. Prin utilizarea automa telor programabile aceste schimb ări sau corec ții pot fi
efectuate foarte u șor în program;
¾ posibilități de testare : programul poate fi rulat și evaluat înainte de a fi instalat pe
automat pentru a realiza conducerea dispozitivului.
¾ viteza de operare : viteza de operare este dependent ă de timpul de scanare al intr ărilor,
timp care în prezent este de domeniul milisecundelor;
¾ modul de programare: prin introducerea diagramelor ladder respectiv a metodei booleeene de programare a fost facilitat accesul la mediul de programare și pentru cei
care nu au cuno ștințe deosebite în domeniul program ării;
¾ documentare: este posibil ă o foarte bună documentare a programelor prin inserarea de
comentarii în spatiile alocate acesto ra facilitând astfel continuarea și depanarea acestora
de către alți programatori;
¾ securitatea: mărită datorita modului de lucru cu procesul.

Dintre dezavantajele lucrului cu automate programabile putem men ționa:
¾ aplicații „fixe”: unele aplica ții nu au nevoie de automat programabil datorit ă gradului
foarte mic de complexitate ne existand astfel necesitatea achizi ționării unui automat
programabil relativ sofisticat;
¾ probleme de mediu: în unele medii exist ă temperaturi ridicate sau alte condi ții care pot
duce la deteriorarea automatelor programabile astfel ca acestea sunt greu sau chiar
imposibil de utilizat;
¾ funcționare „fix ă”: dacă nu apar schimb ări în cadrul procesului de multe ori folosirea
automatului poate fi mai costisitoare.

În sistemele automate, PLC-urile sunt partea central ă a sistemului de control sau a
automatiz ării.
Din punct de vedere struct ural se pot distinge:
¾ automate programabile realizate în structur ă deschisă , sub forma unei plă ci cu circuite
imprimate, fă ră carcasă;
@2018 2/6

Microprocesoare și automate programabile Curs 5 – Automate programabile

Fig. 5.2. Automat programabil realizat în structur ă deschisă

¾ automate programabile cu structur ă monobloc, realizate în carcas ă închisă;

Fig. 5.3. Automate programabile realizate în carcas ă închisă, structur ă monobloc

¾ automate programabile realizate în structur ă modulară

Fig. 5.4. Automat programabil realizat în structur ă modular ă
@2018 3/6

Microprocesoare și automate programabile Curs 5 – Automate programabile
Prin executarea programului înregistrat în memorie, automatul programabil
monitorizeaz ă în mod continuu st ările sistemului prin recep ția semnalelor de la dispozitivele de
intrare (senzori).
Pe baza logici implementat ă în program, automatul programabil determin ă ce acțiune
trebuie executat ă pentru a comanda un instrument.
Pentru a comanda mai multe pr ocese simultan este posibil s ă conectă m mai multe
automate programabile la o unitate central ă (un calculator).

Fig. 5.5. Sistem automat de control

În general automatele programabile sunt destinate automatiz ării proceselor secven țiale de
complexitate medie având urm ătoarele func ții:
¾ detectarea schimb ărilor de stare ale semnalelor aplicate pe intr ări;
¾ prelucreaz ă logic pas cu pas informa țiile primite conform programului stocat în memoria
program;
¾ emite semnale de comandă corespunz ătoare programului stocat în memorie;
¾ semnalizeaz ă optic valorile semnalelor de pe intr ări și ieșiri (valoare logic ă 1, LED
aprins).

Automatele programabile se pot utiliza în vederea conducerii proceselor tehnologice din
metalurgie, construc ții de ma șini, chimie, din industriile: alimentar ă, a materialelor de
construcții, electrotehnic ă, etc.
Întreb ări:
1. Ce este un automat programabil?
2. Care sunt avantajele automatului programabil?
3. Care sunt dezavantajele automatului programabil?
4. Din punct de vedere structural ce tip uri de automate programabile cunoa șteți?
5. Exemple de domenii unde se pot utiliza automatele programabile.
@2018 4/6

Microprocesoare și automate programabile Curs 5 – Automate programabile

Fig. 5.1. Structura unu proces automatizat cu
ajutorul unui automat programabil

Panou de automatizare cu relee
electromagnetice
Panou cu automate programabile

Fig. 5.3. Automat programabil realizat în structur ă deschisă

@2018 5/6

Microprocesoare și automate programabile Curs 5 – Automate programabile

Automate programabile
Automate programabile
Fig. 5.2. Sistem automat de control

Fig. 5.4. Automate programabile realizate în carcas ă închisă, structur ă monobloc

Fig. 5.5. Automat programabil realizat în structur ă modular ă
@2018 6/6