Conducerea Sistemelor de Sortare a Caroseriilor din Industria Auto Industria Auto

PROIECT DE DISERTAȚIE

Conducerea sistemelor de sortare a caroseriilor din industria auto

Cuprins

Figuri

Tabele

Cap 1. Introducere

1.1 Introducere în sistemele de conducere

1.2 Automatică

1.3 Strategii de control

Cap 2. Automate programabile

2.1 Automate programabile. Definiții și caracteristici

2.2 Tipuri de automate programabile

2.3 Comparația automat programabil – alte sisteme de conducere

2.4 Moduri de operare ale automatelor programabile

2.5 Schema bloc a automatului programabil

2.5.1 Schema bloc a automatului programabil

2.5.2 Unitatea centrală

2.5.3 Periferice de intrare

2.5.4 Periferice de ieșire

2.5.5 Module interne

2.6 Implementarea programelor de conducere

2.6.1 Organigrama de stări

2.6.2 Limbajul Ladder

2.6.3 Conectarea unui automat programabil la un proces de automatizare

Cap 3. Automate programabile Allen-Bradley

3.1 Allen-Bradley. Scurt istoric. Descriere

3.2 Automate programabile MicroLogix 1000

3.3 Privire de ansamblu asupra configurației hardware

3.3.1 Considerații de securitate

3.3.2 Prevenirea supraîncălzirii

3.3.3 Montarea automatului programabil

3.3.4 Minimizarea zgomotului electric la automatele electrice.

3.4 Prezentarea metodelor de programare

3.4.1 Principii de control

3.4.2 Organizarea fișierelor și adreselor

3.4.3 Organizarea fișierelor procesor

3.4.4 Adresarea fișierelor de date

3.4.5 Aplicarea logicii Ladder

Cap 4. Aplicații cu automate programabile

4.1 Conducerea sistemelor cu automate programabile

4.2 Descrierea sistemelor de sortare

4.3 Conducerea unui sistem de sortare a caroseriilor din industria auto

4.3.1 Protocol de funcționare

4.3.2 Tabele de variabile

4.3.3 Diagrame Grafcet folosind variabile simbolice

4.3.4 Ecuațiile de stare în variabile simbolice

4.3.5 Alocarea variabilelor

4.3.6 Ecuații în variabile alocate

Cap 5. Concluzii

Bibliografie

Anexa 1 – Diagrame ladder

Figuri

Fig. 1 – Împărțirea sistemului automat în subsisteme 6

Fig. 2 – Control în buclă deschisă 8

Fig. 3 – Control în buclă închisă 8

Fig. 4 – Schema bloc a unui automat programabi. 22

Fig. 5 – Schema bloc a unității centrale a unui automat programabil 23

Fig. 6 – Schema bloc a perifericelor de intrare pentru un automat programabil 25

Fig. 7 – Schema bloc a perifericelor de ieșire a unui automat programabil 26

Fig. 8 – Schema bloc a modulelor interne ale automatelor programabile 27

Fig. 9 – Organigrama de stări 28

Fig. 10 – Analogia dintre sistemele electrice cu contacte și relee și a limbajul LAD din automatele programabile 30

Fig. 11 – Simbolurile grafice de bază ale limbajului LAD 30

Fig. 12 – Conectarea intrărilor automatului programabil la o sursă de curent continuu. 33

Fig. 13 – Conectarea intrărilor automatului programabil la o sursă de curent alternativ 34

Fig. 14 – Conectarea ieșirilor unui automat programabil: a) ieșire prin tranzistor; b) ieșire prin releu 34

Fig. 15 – Exemplu de conectare a unui automat programabil la proces 35

Fig. 16 – Compunerea numărului de catalog pentru produsele Allen-Bradley 38

Fig. 17 – Caracteristicilie hardware ale Automatului 38

Fig. 18 – Distanța optimă de montare a automatului programabil 40

Fig. 19 – Montarea automatului pe șină 40

Fig. 20 – Montarea automatului folosind șuruburi de prindere 41

Fig. 21 – Distanțele minime recomandate pentru montarea automatului în poziție verticală 41

Fig. 22 – Componența unui cablu de comunicație Belden #8761 42

Fig. 23 – Automat Programabil MicroLogix 1000 43

Fig. 24 – Ciclul de operare 44

Fig. 25 – Fișier procesor 45

Fig. 26 – Alocarea memoriei în procesorul automatului 46

Fig. 27 – Comparație între un circuit electromecanic și o diagrama ladder 52

Fig. 28 – Schema sistemelor de studiat 56

Fig. 29 – Împărțirea sistemului în subsisteme pe Automate Programabile 62

Fig. 30 – Diagrama Grafcet pentru AP1 63

Fig. 31 – Diagrama Grafcet pentru AP2 64

Fig. 32 – Diagrama Grafcet pentru AP3 65

Fig. 33 – Exemplu LAD pentru AP1 75

Fig. 34 – Exemplu LAD pentru AP2 77

Fig. 35 – Exemplu LAD pentru AP3 79

Tabele

Tabel 1 – Clasificarea automatelor programabile 15

Tabel 2 – Dezvoltarea în timp, a automatelor programabile 18

Tabel 3 – Comparație între sistemele de conducere 19

Tabel 4 – Variabilele de intrare ale sistemului în variabile simbolice 58

Tabel 5 – Variabilele de ieșire ale sistemului 59

Cap 1. Introducere

1.1 Introducere în sistemele de conducere

În lumea competitivă de astăzi, dacă o companie dorește să supraviețuiască, trebuie să fie eficientă, să aibă costuri reduse și să fie flexibilă în procesul de producție. Acest lucru a făcut ca în industrie să fie o cerere crescândă de sisteme de control industrial, pentru a se obține economii, pentru ca procesele de producție să devină eficiente din punct de vedere al vitezei, al fiabilității și al adaptabilității.

Sistemele de control, incluzând aici și sistemele bazate pe relee, sisteme cu logică cablată și sisteme de calcul, pot furniza un control eficient al proceselor industriale. Totuși, fiecare dintre sistemele menșionate anterior are limitări sau dezavantaje care deseori pot fi depășite prin uitilizarea automatelor programabile.

Un automat programabil a fost definit de Capiel, în 1982, ca fiind: ”un sistem electronic operând digital, proiectat pentru utilizarea în mediul industrial, care utilizează o memorie programabilă pentru memorarea internă de instrucțiuni pentru implementarea unor funcții specifice precum funcții logice, secvențiale, temporizări, contorizări și funcții aritmetice, pentru a controla, prin intermediul modulelor de intrare/ieșire digitale sau analogice, diverse tipuri de mașini și procese”.

Automatepe programabile și-au început dezvoltarea în anii ’70 și au fost utilizate în principal în industria auto, unde au înlocuit panourile de comandă cu relee. Automatele programabile au fost capabile să furnizeze controlul cerut, în timp ce ocupau mult mai puțin spațiu decât echivalentul lor cu relee și au fost de asemenea mult mai fiabile în funcționare pe perioade de timp lungi. Și mult mai important, automatele programabile au fost extrem de flexibile din punct de vedere al modificării programului de control. Astfel a fost posibilă modificarea programului de control fără a trebui să se deconecteze nici un fir. A fost necesară doar schimbarea programului rezident în memorie, utilizând o mică tastatură sau o consolă atașată la automatul programabil. Dezvoltarea automatelor programabile a cunoscut o amploare foarte mare, piața de automate programabile crescănd foarte mult, la fel și numărul de producători, din care amintim: Allen Bradley Co., General Electric Fanuc, Klockner, Moeller, Mitsubishi Electric Ltd, MTE, Saab, Siemens Ltd, Suare D, Texas Instruments, Toshiba, Westinghouse, Automatica SA, etc.

Rata înaltă de creștere a aplicațiilor conduse de automate programabile în industrie a încurajat producătorii să dezvolte familii întregi de sisteme bazate pe microprocesoare având diverse nivele de performanță.

Domeniul de automate programabile se extinde de la sistemele mici, cu 20-30 de intrări/ieșiri digitale și 500 de cuvinte instrucțiune, până la sisteme modulare sofisticate, cu un sortiment de module funcționale pentru sarcini precum: comunicații, intrări/ieșiri analogice, control PID. Această abordare modulară permite extinderea sau modernizarea sistemului de conducere cu minim de costuri și perturbări ale procesului condus.

1.2 Automatică

Pentru toate ramurile industriale, practic, calea spre creșterea productivității este automatizarea proceselor de producție. Automatizarea are drept scop creșterea volumului de produse finite și îmbunătățirea calității produselor. În orice formă, automatizarea implică înlocuirea parțială sau totală a eforturilor și acțiunilor umane în realizarea și controlul unor operațiuni particulare.

Din ce în ce mai numeroase sunt fabricile în care omul supervizează mașina. Acest lucru este posibil numai atunci când el știe cum funcționează un proces industrial particular și ce comenzi sunt necesare pentru a realiza și menține o ieșire dorită.

Pentru a realiza automatizarea procesului industrial, operatorul trebuie înlșocuit de către sisteme automate care să fie capabile să controleze procesul cu intervenție umană minimă sau nulă. Sistemul automat trebuie să aibă capacitatea de a porni, conduce și opri un proces, ca răspuns la variabilele măsurate sau monitorizate din proces, pentru a obține ieșirea dorită. Un sistem care posedă toate aceste capacități este denumit sistem de control automat.

Orice sistem de control poate fi împărțit în trei subsisteme: de intrare, de procesare și de ieșire, precum în Figura 1.

Fig. 1 – Împărțirea sistemului automat în subsisteme

Modelul anterior poate fi de asemenea descris din punct de vedere al acțiunilor, ca fiind constituit din măsurarea intrărilor, procesarea de control realizată asupra acestor intrări și din acțiunile de ieșire rezultate. Sarcina subsistemului de procesare este de a produce răspunsuri predeterminate ca urmare a informației furnizate prin măsurarea semnalelor de intrare. Există mai multe metode disponibile pentru implementarea funcției de procesare, toate utilizând intrări și ieșiri similare.

Acest model, de asemenea, înfățișează controlul printr-un operator uman acționând ca ”subsistemul de procesare”. Operatorul cunoaște cum trebuie să fie ieșirea dorită procesului, monitorizând vizual variabilele relevante, adică intrările. Ca răspuns la aceste citiri, operatorul va modifica comenzile pentru a obține ieșirea dorită.

Semnalele de intrare sunt de obicei furnizate de diverse traductoare care convertesc diverse mărimi fizice în semnale electrice. Aceste traductoare pot fi simple push-butoane, comutatoare, termocuple, traductoare de proximitate, etc. Ele transmit informații despre mărimea care este măsurată. Depinzând de traductorul utilizat, această informație poate fi o reprezentare discontinuă (binară) on/off sau continuă (analogică) a mărimii de intrare.

Sistemul de control trebuie să fie capabil să modifice anumite elemente cheie sau mărimi din proces, deoarece există control asupra modului în care lucrează procesul. Aceasta este realizată prin utilizarea dispozitivelor de ieșire precum pompe, motoare, pistoane, relee, etc. care convertesc semnalele de la subsistemul de procesare în mărimile necesare. Un motor, de exemplu, convertește semnalele electrice în mișcare de rotație. Cu alte cuvinte, dispozitivele de ieșire sunt tot traductoare, dar în altă direcție. Ca și traductoarele de intrare, dispozitivele de ieșire pot fi simple unitați on/off (cuplat/decuplat) sau mărimea de ieșire poate varia continuu (analogic) în timpul funcționării între complet ”off” și complet ”on”.

Subsistemul de procesare corespunde cunoștințelor operatorului uman în ceea ce privește ținerea unui proces ”sub control”. Operatorul utilizează aceste cunoștințe dar și informația obținută de la intrările măsurate, producând acțiunile de ieșire corespunzătoare.

Preluând informația de intrare, sistemul de control automat trebuie să producă semnale de ieșire necesare ca răspuns la planul de control încorporat în subsistemul de procesare. Acest plan de control poate fi implementat în două moduri diferite, utilizând fie control cablat fie control programabil.

Sistemele cablate au funcția de control fixată permanent în timp ce într-un sistem programabil funcșia de control este salvată într-o memorie și poate fi modificată prin reprogramare, dacă acest lucru devine necesar.[1]

1.3 Strategii de control

Cea mai simplă formă de control este în buclă deschisă. Ideea de bază este de a proiecta un Automat cât mai precis posibil, producând ieșirea dorită a procesului prin ajustarea comenzii. În acest caz nici o informație nu se reîntoarce la Automat pentru a determina dacă ieșirea dorită continuă să fie îndeplinită; de aceea pot apare erori la acest tip de control.

Controlul în buclă deschisă poate furniza performanțe acceptabile în anumite situații particulare, atunci cde ieșire precum pompe, motoare, pistoane, relee, etc. care convertesc semnalele de la subsistemul de procesare în mărimile necesare. Un motor, de exemplu, convertește semnalele electrice în mișcare de rotație. Cu alte cuvinte, dispozitivele de ieșire sunt tot traductoare, dar în altă direcție. Ca și traductoarele de intrare, dispozitivele de ieșire pot fi simple unitați on/off (cuplat/decuplat) sau mărimea de ieșire poate varia continuu (analogic) în timpul funcționării între complet ”off” și complet ”on”.

Subsistemul de procesare corespunde cunoștințelor operatorului uman în ceea ce privește ținerea unui proces ”sub control”. Operatorul utilizează aceste cunoștințe dar și informația obținută de la intrările măsurate, producând acțiunile de ieșire corespunzătoare.

Preluând informația de intrare, sistemul de control automat trebuie să producă semnale de ieșire necesare ca răspuns la planul de control încorporat în subsistemul de procesare. Acest plan de control poate fi implementat în două moduri diferite, utilizând fie control cablat fie control programabil.

Sistemele cablate au funcția de control fixată permanent în timp ce într-un sistem programabil funcșia de control este salvată într-o memorie și poate fi modificată prin reprogramare, dacă acest lucru devine necesar.[1]

1.3 Strategii de control

Cea mai simplă formă de control este în buclă deschisă. Ideea de bază este de a proiecta un Automat cât mai precis posibil, producând ieșirea dorită a procesului prin ajustarea comenzii. În acest caz nici o informație nu se reîntoarce la Automat pentru a determina dacă ieșirea dorită continuă să fie îndeplinită; de aceea pot apare erori la acest tip de control.

Controlul în buclă deschisă poate furniza performanțe acceptabile în anumite situații particulare, atunci când nu este posibil financiar sau fizic un sistem mai sofisticat.

Fig. 2 – Control în buclă deschisă

Dacă există efecte nesesizate sau perturbații care acționează asupra procesului, acestea nu pot fi compensate, iar sistemul ar putea ieși de sub control.

În acest caz este necesară adaptarea unei strategii de control care tratează perturbațiile într-un mod diferit. Controlul în buclă închisă, sau cu reacție corectează perturbațiile prin măsurarea efectului lor asupra ieșirii sistemului și apoi calculează o comandă de corectare care contracarează perturbațiile și menține ieșirea dorită.

Fig. 3 – Control în buclă închisă

Ideal, orice control aplicat ar trebui să fie precis cu procesul, răspunzând instantaneu la schimbările valorii de intrare dorite. Totuși, în practică, nu este posibilă o precizie absolută și toate procesele prezintă o anumită eroare acceptabilă între ieșirea dorită și cea actuală. Cu cât variația permisă a ieșirii este mai mică, cu atât mai complex și mai scump devine sistemul de control.[1]

În sistemele de control în buclă închisă, comenzile realizate în funcție de semnalul de eroare se bazează pe anumite acțiuni sau termeni (proporțional, derivativ, integrator).

Acțiunea proporțională:

Ieșirea (comanda) = K • eroarea

Este cea mai simplă formă de control continuu, producând o ieșire a automatului programabil care este direct proporțională cu intrarea de eroare.

Totuși, acșiunea este rareori suficientă, deoarece când ieșirea sistemului se aorioie de referința dorită, eroarea se reduce proporțional și astfel se reduce și ieșirea de control. Acesta are ca rezultat o eroare staționară între referință și valoarea măsurată la ieșire. Această eroare poate fi redusă prin creșterea amplificării automatului programabil lucru ce poate produce instabilitate și oscilații.

Pentru a depăși aceste probleme, se utilizează în mod obișnuit acțiunea proporțională în combinație cu acțiunile derivativă și integratoare.

Acțiunea derivativă durnizează un semnal de ieșire proporțional cu derivata erorii:

ieșirea (comanda) =

udne: e = eroarea, = constatna de timp de derivare,

Astfel, dacă apare o eroare ce crește rapid, atunci va fi produsă ieșire de corectare mare. Când viteza de variație a erorii este mică, ieșirea derivativă scade. Aceasta îmbunătățește răspunsul sistemului la erori dinamice, dar nu îmbunătățește eroarea staționară.

Acțiunea integratoare generează un semnal de ieșire proporțional cu integrala matematică a erorii, insemnând istoria însumată a erorii:

Unde = constanta de timp de integrare.

Aceasta este utilizată pentru a micșora eroarea staționară, deoarece termenul integrator furnizează o ieșire de ajustare a erorii; adică ieșirea integratorului se va modifica atât timp cât intrarea eroare nu este zero. Dacă eroarea este nulă, comanda va fi constantă. Prezența acțiunii integratoare conduce la anularea erorii staționare de poziție.

În mod uzual se utilizează o combinație a acțiunilor PID într-un automat programabil. Acesta este denumit control PID și, astăzi, este unul dintre cei mai utilizați algoritmi de control în industrie.

Automatele programabile joacă un rol major în implementarea sistemelor de conducere, fapt ce duce la alegerea acestor echipamente în defavoarea altor echipamente de conducere. Prețul relativ redus precum și capacitățile acestora de a opera în medii vitrege, plus modalitățile de programare ce nu necesită cunoștințe majore de programare, fac automatele programabile principalele echipamente de conducere a proceselor.

Posibilitatea de a implementa legi de reglare continuale, oferă o nouă alternativă și în acelși timp încă un motiv pentru care se preferă conducerea sistemelor cu ajutorul automatelor programabile în detrimentul microcontrolerelor sau a calculatoarelor de proces. Tot din aceste motive, pentru conducerea sistemelor de sortare a caroseriilor din industria auto a fost ales un astfel de echipament, mai concret, un automat programabil Allen-Bradley din seria MicroLogix 1000.

Cap 2. Automate programabile

2.1 Automate programabile. Definiții și caracteristici

Prelucrarea informațiilor într-un sistem cu relee sau tranzistoare este determinată de conexiunile existente între elementele ce prelucrează semnalele. Fiecare aplicație cere ca proiectantul să selecteze cere ca proiectantul să selecteze o combinație unică de elemente de prelucrare a semnalelor, relee sau circuite tranzistorizate și să le conecteze într-un mod particular pentru a se obține funcția dorită. În consecință, există puține asemănări între diferite aplicații, ceea ce conduce la creșterea costului sistemului. Modificări ulterioare realizării sistemului nu se pot face în scurt timp și la cost redus.

Automatele programabile (AP) sunt echipamente electronice destinate automatizării proceselor industiale cu caracter preponderent secvențial, situate din punct de vedere al complexității între echipamentele cu relee sau tranzistorizate și calculatoarele electronice. Automatele programabile au depoășit performan.ele tehnico-economice ale dispozitivelor de comandă realizate în logică cablată prin: capacitate sporită de prelucrare a datelor, flexibilitate în adaptarea la cerințele procesului de condus și la modificări post instalare, simplitate în programare.

Flexibilitatea, fiabilitatea, insensibilitatea la perturbații precum și serie de cerințe privind facilitățile oferite la introducerea sau modificarea programelor de lucru sunt doar câteva dintre caracteristicile de bază ce se impun la ora actuală a echipamentelor de conducere pentru majoritatea aplicațiilor. Într-o mare măsură aceste cerințe sunt acoperite de automatele programabile.

Este foarte important de menționat că în contextul actual este foarte dificilde dat o definiție a automatului programabil. Diversitatea firmelor producătoare și a tehnologiilor impuse pe piață au determinat existența unei game variate de automate programabile. Într-un sens general, putem spune că un automat programabil este un dispozitiv specializat, care asigură, cu un minim de intervenție umană, funcționarea unei mașini sau instalații de producție.

Prin concepția sa, automatul programabil este adaptat pentru funcționarea în mediul industrial, poate opera într-o plajă largă de temperatură, și umiditate, este ușor adaptabil la interfațarea cu orice proces și nu pune probleme deosebite privind instruirea personalului de deservire, datorită facilităților de programare oferite. Toate aceste caracteristici, la care se mai pot adăuga robustețea generală a echipamentelor și prețul de cost relativ redus, fac ca automatele programabile să constituie o podere importantă în sistemele de conducere ale roboților industriali și ale proceselor de prodcție în general.

Automatul programabil este unsistem ce realizează, cu logicp programată, toate funcțiile cerute de procesul condus, diferențele între aplicații fiind doar cele de program de aplicație.

Automatele programabile sunt destinate conducerii proceselor secvențiale de complexitate medie, din diverse ramuri de activitate, cum ar fi:

mașini-unelte, mașini de injecție, prese;

linii de turnare sau galvanizare de complexitate medie;

linii de transfer;

manipulatoare și roboți industriali, etc.

Pentru aplicații de mare complexitate, caracterizate prin timpi de răspuns extrem de reduși, calcule aritmetice complexe, transferuri multiple de date, conducerea devine posibilă doar prin utilizarea calculatoarelor de proces, care au însă un cost mare și necesită personal cu înaltă calificare pentru întreținerea și dezvoltarea sistemului.

Considerațiile expuse au determinat introducerea unor dispozitive desemnate să opereze cu o singură intrare sau ieșire binară la un moment de timp dat, configurate asemănător sistemelor cu relee. Aceste dispozitive au fost denumite automate programabile cu prelucrare de bit (APB). Bazându-se pe o organizare simplificată de calculator de proces și beneficiind de un set de instrucțiuni redus, APB realizează prelucrări numerice simple de date, în principal logice și, în proporție redusă, calcule aritmetice, fiind însă capabile să interfațeze, într-un context de siguranță în funcționare ridicată, un număr de canale informaționale de intrare și ieșire de un bit, asociate procesului condus.

Pentru aplicații de viteză mare, pot fi folosite automate programabile algoritmice, realizate cu un nivel de prrogramare (microprogramate). Acest tip de automate beneficiază de o informație standard a problemei de conducere prin organigrame de stări.

Atunci când volumul prelucrărilor de date este mare, iar formatul datelor este de tip paralel, sunt utilizate AP ale căror unități centrale, de tip microcalculator, oferă posibilitatea calculelor logice și aritmetice pe 4, 8, 16, sau 32 de biți. Aceste AP cu prelucrare de cuvânt (APC) pot fi interfațate, de obicei, prin tehnici de acces direct la memorie (DMA) cu unități de tip APB, constituind astfel sisteme complexe de conducere, ce acoperă în mod eficient totalitatea funcțiilor logice și aritmetice.

Cu toate că în arhitectura cenerală a unui APB, dezvoltată în jurul unei magistrale la care sunt conectate canalele I/E asociate procesului, unitatea centrală și memoria sugerează structura unui calculator, diferențele fiind majore. Unitatea centrală a APB este o unitate logică capabilă să interpreteze un set restrâns de instrucțiuni ce exprimă funcții de bază, cum ar fi: evaluarea expresiiolor boleene cu atribuirea rezultatului logic unei variabile memorate sau unui canal de ieșire, secvențe de numărare sau de temporizare. Execuția instrucțiunilor este ciclică. Această noțiune de ”ciclu” permite adesea suprimarea practică a software-ului de bază și renunțarea la principiul întreruperilor. Derularea ciclică rapidă a unui program liniar în raport cu timpii de răspuns ai procesului permite sesizarea evenimentelor la puțin timp după ce apar, fără risculș pierderilor de informație.

Programarea simplă a automatelor programabile constă in scrierea unui șir de instrucțiuni, conform unei diagrame de semnal, ciclograme, organigrame, sau unui set de ecuații booleene. Diversitatea acestor puncte de plecare pentru programare demonstrează intenția constructorilor de automate programabile de a se adapta cunoștințelor și preferințelor utilizatorilor.[1]

2.2 Tipuri de automate programabile

Categoria de automat programabil se bazează pe eliminarea în cât mai mare măsură a structurilor logice cablate și pe înlocuirea acestora cu structuri logice standard programabile cum ar fi: memorii, rețele logice standard programabile, secvențiatoare logice programabile, microprocesoare și circuite specializate programabile.

Metodele specifice de descriere a comportării automatelor programabile rămân metodele orgranigramei de stări (ASM), metoda Grafcet, respectiv metoda ladder.

Datorită necesității de utilizare în aplicații industriale diverse, o configurație de automat programabil conține și o interfață de intrare/ieșire, realizată prin circuite specifice de multiplexoare/demultiplexoare, memorare, separare galvanică, adaptarea nivelului semnalului, care în ansamblu conferă structurii de automat programabil unele similitudini cu calculatorul de proces.

Structurile de automat programabil asociază configurației de conducere de bază și o interfață de dialog cu operatorul, dialog ce se realizează prin intermediul consolei de programare a AP.

Clasificarea automatelor programabile se poate face după două criterii de bază: principiul de funcționare al secvențiatorului și suportul fizic al acestuia. După primul criteriu, automatele programabile se pot clasifica în două categorii:

AP la nivel de instrucțiune;

AP algoritmice.

Automatele programabile din prima categorie se aseamănă cu structurile de tip calculator de proces, prin aceea că individualizează un ciclu instrucțiune, în care fazele de extragere a instrucțiunii și de execuție a acesteia sunt marcate de un ceas specific sistemului, iar transferurile de date se execută sincron.

În funcție de dimensiunea unităților aritmetico-logice și deci a magistralelor de date se disting:

AP cu prelucrare de bit sau sclalare, pentru care magistrala de date are capacitatea de 1 bit, iar prelucrările (în principal logice) se efectuează asupra unor operanzi binari de 1 bit.

AP cu prelucrare de cuvânt sau vectoriale, care extind gama de prelucrări la calcule aritmetice asupra unor operanzi de 8, 16 sau 32 de biti.

AP mixte (sau biprocesor), care conțin două unități aritmetico-logice ce pot lucra respectiv asupra unor operanzi de 1 bit sau asupra unor opăeranzi de 8, 16 sau 32 biți.

În funcție de nivelurile de programare, se pot distinge două tipuri de automate programabile algoritmice:

Cu un singur nivel de programare

Cu două niveluri de programare.

Referitor la suportul fizic de implementare a secvențiatorului cât și a unității aritmetico-logice, se pot distinge:

AP cu microprocesor,

AP realizate cu componente discrete.

Cererea în creștere de automate programabile a avut drept rezultat realizarea de către cei mai mulși producători a unei varietăți de automate programabile, cu diverse niveluri de performanță și diverse facilități.

Definițiile uzuale referitoare la mărimea unui automat programabil sunt date în funcție de dimensiunea memoriei program utilizator și de numărul de intrări/ieșiri pe care îl poate suporta automatul programabil. În tabelul alăturat este prezentat un exemplu asupra dimensiunii automatelor programabile:

Tabel 1 – Clasificarea automatelor programabile

În general, automatele programabile ”mici” sau ”mini” sunt proiectate ca unități robuste, compacte, care pot fi montate pe sau alături de echipamentul ce trebuie condus. Ele sunt în principal utilizate pentru a înlocui logica cablată, releele, blocurile de temporizare, numărătoarele, etc., dar pot fi utilizate de asemenea la conducerea unor mașini lucrând în conexiune unele cu altele.

Automatele programabile mici pot avea numărul de intrări/ieșiri extensibil prin adăugarea unuia sau a două module de intrare/ieșire. Dar orice dezvoltare cerută suplimentar deseori înseamnă înlocuirea întregii unități. În mod normal, este realizat cu un singur procesor, cu menținerea la un nivel mediu a facilităților de programare, permițând controlul secvențial și funcții standard simple: temporizări, numărări. Pentru programare de obicei se poate utiliza fie modalitatea listei de instrucșiuni, fie diagrama ladder.

La automatele programabile medii predomină construcția modulara ”plug-in” ce se bazează pe fundul de sertare Eurocard 19” sau a unui alșt sistem de montare (de exemplu tip baretă). Această construcție permite înlocuirea simplă sau extindearea sistemului prin tipuri de module de intrare/ieșire adiționale sau a altor tipuri de module, deoarece cele mai multe sisteme cu fund de sertar au un spațiu suplimentar prevăzut pentru extensii. Plăcile sunt făcute durabile pentru a permite operarea fiabilă într-o diversitate de medii de lucru.

În general, acest tip de automat programabil este folosit pentru sarcini de control ce nu pot fi realizate de automatele programabile mici, datorită numărului insuficient de intrări/ieșiri sau deoarece se prevede ca sarcina de control să se extindă în viitor. Unele automate programabile au incluse facilităși de comunicații ce permit ca automatul programabil să fie inclus într-un sistem de control distribuit.

Astfel de automate programabile programabile pot avea atât un procesor de bit, cât și unul de mai multți biți (cuvânt). Programarea se poate face fie folosind o consolă de programare, fie utilizând un calculator, iar modalitățile de programare sunt fie listă de instrucțiuni, fie programare grafică prin diagrame ladder sau diagrame Grafcet.

Automatele programabile mari sunt utilizate atunci când sunt necesare funcții complexe de control cu un număr mare de intrări și ieșiri. Sunt construite modular, cu un domeniu larg de tipuri de module, inclusiv module de intrări/ieșiri analogice, module de control PID și module de poziționare pe 1 sau 3 axe. Au o structură multiprocesor atât cu procesor de bit cât și de procesor de 16 sau 32 de biți (chiar 64), dar și cu procesoare specializate pe module funcționale. Această soluție multiprocesor optimizează performanțele sistemului general privitor la viteza de operare, permițând automatului programabil să manipuleze programe foarte mari.[1]

2.3 Comparația automat programabil – alte sisteme de conducere

Deși automatele programabile sunt similare calculatoarelor ”convenționale” din punct de vedere al tehnologiei hardware, ele au caracteristici specifice, potrivite controlului industrial:

Echipament robust, imun la zgomot;

Construcție modulară, permioțând înlocuirea/adăugarea uțoară de unități (de exemplu module de I/E);

Nivele de semnal și conectări intrare/ieșire standard;

Limbaj de programare ușor de înțeles;

Ușor de programat sau reprogramat în proces.

Aceste caracteristici fac ca automatele programabile să fie mult dorite într-o mare varietate de procese industriale și situații de control a proceselor.

Automatul programabil a fost inițial conceput de un grup de ingineri de la General Motors în 1968, pentru care automatul programabil trebuia să fie:

Ușor de programat și reprogramat, de preferat în proces, pentru a modifica secvența de operații;

Ușor de întreținut și reparat – de preferat utilizând module ”plug-in”

Mai fiabil în mediul industrial;

Mai mic decât echivalentul cu relee;

Competitiv ca și cost, în raport cu logica cablată sau logica cu relee ce se utiliza atunci.

Acesta a stârnit interesul inginerilor din toate ramurile industriale asupra modului în care ar putea utiliza automatele programabile pentru controlul industrial. Astfel a apărut o cerere de facilități și capacități adiționale pentru automatele programabile, care au fost rapid implementate când tehnologia a devenit disponibilă. Seturile de instrucțiuni s-au mutat rapid de la simplele instrucțiuni logice către includerea contorizărilor, temporizărilor și registrelor de deplasare, apoi către funcții matematice mai avansate. S-au produs de asemenea dezvoltări ale hardware-ului, și cu mai multă memorie și un număr mai mare de intrări/ieșiri.

În 1976 a devenit posibil controlul modulelor de I/E aflate la distanță față de sistemul central al automatului programabil. Un automat programabil bazt pe microprocesor a fost introdus în 1977 de către Corporația Allan-Bradley în America. El se baza pe un microprocesor 8080, dar utiliza un procesor suplimentar pentru a trata instrucțiunile logice pe bit la viteze mari.

Rata în creștere a aplicațiilor cu automate programabile în industrie a încurajat producătorii să dezvolte familii întregi de sisteme bazate pe microprocesor, având diverse niveluri de performanșă. Limitele automatelor programabile dispnibile acum se extind de la unități mici, încorporând 20 de I/E digitale și 500 de cuvinte instrucțiune, până la sisteme modulare, cu module funcționale ce se pot adăuga, de exemplu pentru:

Intrări/ieșiri analogice;

Control PID;

Controlul poziției unui număr de axe;

Comunicații;

Display grafic;

I/E adiționale;

Memorie adițională, etc.

Abordarea modulară permite extinderea sau actualizarea sistemului de control cu costuri și perturbații minime.

Automatele programabile se dezvoltă de fapt în acelaș pas cu microcalculatoarele, cu o atenție particulară asupra automatelor programabile mici, controlului numeric/de poziționare și retelelor de comunicații. Piața pentru automatele programabile mici a crescut rapid începând cu anii 1980, când un număr de companii japoneze au introdus unități foarte mici, cu un preț mic, care au fost mult mai ieftine decât cele disponibile la acea dată. În zilele noastre se observă o tendință crescândă de achiziționare a automatelor programabile, întrucât producătorii realizează automate din ce în ce mai performante, la prețuri din ce în ce mai mici.

Tabel 2 – Dezvoltarea în timp, a automatelor programabile

Terminologie. Există câțiva termeni diferiți utilizați pentru a descrie automatele programabile, în literatura de specialitate de limbă engleză:

PC – ”programmable Automat” = automat programabil (origine: Marea Britanie);

PLC – ”programmable logic Automat” = automat logic programabil (origine: America)

PBS – ”programmable binary system” = sistem logic programabil (origine: Suedia)

Echivalentul românesc al automatului (logic) programabil este termenul de automat programabil, termen ce derivă din echivalentul din limba franceză, ”Automate programmable”.

Prin natura lor, acești termeni tind să descrie automatele programabile ca lucrând normal într-un mediu binar (on/off). Cum toate automatele programabile, începând de la cele mai mici sunt echipate acum pentru a procesa intrări și ieșiri analogice, aceste ”etichete” nu sunt reprezentative pentru capacitățile lor. Din acest motiv termenul general de automat programabil a fost adoptat larg pentru a descrie familia de automate programabile.

Tabelul de mai jos prezintă o comparație între diverse sisteme de conducere. Acesta este doar un ghid aproximativ pentru capacitățile lor. Informații tehnice suplimentare pot fi obținute de la producătorii fiecărui sistem specific.

Tabel 3 – Comparație între sistemele de conducere

După cum se observă, automatele programabile constituie cea mai bună alegere generală pentru un sistem de control, în afară de cazul în care fundamental este cerută viteză de operare sau rezistență la zgomot electric, caz în care sunt alese logica digitală cablată și respectiv releele. Pentru funcții complexe de tratare a datelor, un calculator este superior multor automate programabile echipate cu module funcționale, dar doar din punctul de vedere al realizării funcțiilor, nu al utilizării lor. Un automat programabil este mai eficient datorită trecerii datelor către modulele de funcții speciale, care apoi tratează funcția de control independent de procesul central – un sistem multiprocesor.

Automatele programabile au caracteristici hardware si software care le fac atractive ca și controale pentru un domeniu larg de procese și echipamente industriale.[1]

2.4 Moduri de operare ale automatelor programabile

Automatele programabile rulează ciclic programele înscrise în memoria program utilizator, ciclic, conform cerințelor particulare de implementare a structurilor fizice de automate finite, constituindu-se astfel cicluri de program. Un ciclu program poate conține mai multe blocuri de instrucțiuni. Un bloc constă dintr-o succesiune de instrucțiuni ce descriu o parte din programul de conducere, delimitată funcțiuonal (de exemplu implementarea unei stări dintr-o diagramă de stări sau dintr-o diagramă Grafcet).

Execuția oricărui program utilizator scris ca o listă de instrucțiuni se bazează pe 3 tipuri principale de operații elementare (sau instrucțiuni):

Operații de testare: sunt operații prin care sunt citite intrări, ieșiri, locații de memorie de date și stări ale blocurilor funcționale (temporizatoare, numărătoare, etc.). rezultatele acestor teste sunt conectate logic cu rezultatul memorat anterior, rin funcții de tip ȘI, SAU, XOR ș.a., realizând astfel rezultatul curent.

Operații condiționate: sunt operații executate dependent de rezultatul parțial al testului (de exemplu: operații de înscriere sau ștergere pentru ieșiri, locații de memorie RAM, salturi condiționate). În general, operațiile condiționate nu influențează rezultatul parțial memorat, de aceea se pot scrie mai multe astfel de instrucțiuni succesiv.

Operații absolute: suint operații executate întotdeauna. Ele sunt independente de rezultatul parțial determinat de teste și nu influențează la rândul lor acest rezultat parțial. Operațiile absolute se referă de exemplu la aducerea acumulatorului în 0 logic sau la complementarea lui, la salturi necondiționate, sfârșit de subprogram, instrucțiuni neoperate.

Un bloc de bază dintr-un ciclu program constă dintr-o succesiune de teste și opeații condiționate de ele. Operațiile condiționate sunt plasate întotdeauna după teste. Operațiile absolute pot fi inserate oriunde într-un bloc de bază. Un bloc de bază nou începe întotdeauna cu execuția de teste. Numărul de operații de teste condiționate și absolute în cadrul unui bloc de bază este la alegere, fiind limitat doar de dimensiunea memoriei program a unui automat programabil.

Există două moduri diferite de operae, utilizate pentru executarea unui ciclu program în automatele programabile:

Actualizarea continuă; intrările și ieșirile sunt achiziționate sau generate în conformitate cu structura logică a programului.

La fiecare început de ciclu program sunt achiziționate toate intrările, apoi se execută programul utilizator propriu-zis iar ulterior se generează toate ieșirile determinate de execuția programului.

Actualizarea continuă

Aceasta implică ca unitatea centrală de procesare să scaneze canalele de intrare pentru achiziția intrărilor așa cum apar ele scrise în instrucțiunile programului, cu o întârziere necesară pentru a asigura ca doar semnalele de intrare valide să fie citite de procesor (întârzierea, în mod uzual, este de 3 ms). Canalele de ieșire sunt conduse (generate) direct atunci când instrucțiunile de tip OUT urmează unei operații logice. Ieșirile sunt menținute în unitatea de ieșire până la următoarea actualizare (modificare).

În automatele programabile mari pot fi câteva sute de variabile de intrare/ieșire. Deoarece unitatea centrală de procesare poate trata doar o instrucțiune la un momentdat în timpul execuției programului, starea fiecărei intrări trebuie să fie examinată individual, pentru a determina efectul ei asupra programului. Deoarece este cerută o întărziere de 3ms pentru fiecare intrare, durata ciclului program devine mai mare odată cu creșterea numărului de intrări.

În cel de-al doilea mod de operare, fiecare ciclu operațional (ciclu program) al unui automat programabil este constituit din trei părți separate:

Achiziție intrări;

Rulare program (procesare instrucțiuni);

Generare ieșiri.

Timpul total pentru o rulare completă a programului este în funcție de viteza procesorului și mărimea (lungimea) programului utilizator. Cu un procesor de viteză mare și un program scurt, într-o secundă pot avea loc sute de rulări complete.

Pentru a permite execuția rapidă a programului, actualizarea intrărilor și ieșirilor poate fi realizată într-un punct particular din program. O zonă din memoria RAM a automatului programabil este utilizată ca o zonă buffer (de stocare temporară) între logica de control și unitatea de intrare/ieșire. Fiecare intrare și ieșire are o celulă în acest RAM intrare/ieșire. În timpul achiziției intrărilor, unitatea centrală scanează toate intrările și copiază starea lor în tabelul de stare al intrărilor. Aceasta se întâmplă la începutul fiecărui ciclu program.

În timpul rulării programului, datele din tabelul de stare al intrărilor sunt utilizate de programul utilizator, programul este executat, iar tabelul de stare al ieșirilor este actualizat corespunzător prin memorarea ieșirilor rezultate în urma execuției programului.

În timpul generării ieșirilor, datele din tabelul de stare al ieșirilor sunt transferate corespunzător la canalele de ieșire. Ieșirile sunt menținute până la următoarea actualizare.

Sarcina de achiziție a intrărilor și de generare a ieșirilor este realizată automat de către unitatea centrală ca o subrutină la programul normal.

Achiziția intrărilor, rularea programului și generarea ieșirilor sunt funcții separate, independente. Prin urmare orice schimbare în starea intrărilor nu este recunoscută până la următoarea scanare. Nici schimbările de date din tabelul ieșirilor nu sunt transferatela canalele de ieșire în timpul achiziției intrărilor sau rulării programului. Canalele de ieșire sunt afectate doar de transferul datelor ce are loc în timpul generării ieșirilor.[1]

În general fiecare tip de automat programabil prezintă elemente specifice de procesare. Astfel, fiecare tip de automat are un timp specific al ciclului operațional. În cazul unei diagrame ladder, scanarea diagramei are loc de la stânga la dreapta pentru fiecare linie și de sus în josul liniilor. Uzual, timpul de scanare completă a unei diagrame ladder este de câteva milisecunde. Dacă primele procesoare aveau nevoie de cvâteva secunde pentru o execuție completă, automatele programabile bazate pe procesoarele actuale operează mult mai repede, dar cu toate acestea trebuie tinută seama de viteza lor.

Execuția unui cilcu program implică secventierea operațională corespunzătoare a evenimentelor. O ieșire nu poate trece „On” imediat, așa cum se întâmplă într-un sistem logic cablat, unde un eveniment ce apare oriunde în sistemul de control, are ca rezultat o acțiune imediată. Într-o diagramă ladder de control cu un automat programabil nu are nici un efect atât timp cât canalul de intrare respectiv nu este citit. În cele mai multe cazuri efectul de întârziere a logicii automatului nu este important. Totuși durata ciclului trebuie luată în considerare în acționări rapide, interblocări sau necesitatea unor prelucrări rapide.

Scanarea diagramei ladder, așa cum a fost prezentată anterior, poartă numele de scanarea liniilor și este utilizată de Allen-Bradley.

2.5 Schema bloc a automatului programabil

2.5.1 Schema bloc a automatului programabil

Automatele programabile sunt destinate conducerii proceselor de complexitate medie. Având o arhitectură internă simplificată și un set de instrucțiuni redus, un automatele programabile realizează prelucrări de date, în principal logice, fiind însă capabil să controleze un număr mare de intrări și ieșiri de un bit sau multi-bit asociate procesului controlat, într-o siguranță funcțională ridicată.[10]

Fig. 4 – Schema bloc a unui automat programabi.

Blocurile componente ale AP sunt:

Unitatea centrală, este “creierul” AP, ce coordonează activitatea din întregul sistem;

Consola de programare, echipamentul (poate fi un calculator) pe care se realizează programul ce va rula pe AP, și de pe care se încarcă în memoria de programe a AP acest program;

Periferice de intrare, subsistemul prin care AP primește informații din proces (de la întrerupătoare, comutatoare, contactoare, relee, limitatoare);

Periferice de ieșire, subsistemul prin care AP trimite comenzi în proces (de exemplu pentru alimentarea unor bobine de relee sau contactoare, sau aprinderea de lămpi de semnalizare);

Module interne (ce pot implementa diverse funcții precum temporizări/ contorizări), prin care se pot genera intervale de timp și contorizări de evenimente, funcții aritmetice etc.;

Schimbul de date între modulele componente ale automatului se face prin intermediul magistralei interne structurată funcțional în:

magistrala de date, bidirecțională, cu dimensiunea de un bit sau multi-bit (8, 16);

magistrala de adrese, unidirecțională, cu dimensiunea dată de spațiul de adresare (de exemplu 10 biți pentru un spațiu de adresare de 1kbit), pe care unitatea centrală depune adresele perifericelor cu care dialoghiază;

magistrala de control, cu semnale de comandă spre periferice.

Toate transferurile de date se fac prin mijlocirea unității centrale. Aceasta plasează pe magistrala de adrese adresa modulului cu care dorește să comunice iar pe magistrala de control activează semnalul care definește sensul informației. Datele de intrare citite sunt prelucrate în unitatea centrală iar rezultatele sunt trimise la ieșiri.[11]

2.5.2 Unitatea centrală

Fig. 5 – Schema bloc a unității centrale a unui automat programabil

Semnificația blocurilor unității centrale este următoarea:

Numărătorul de adrese, este un circuit numărător care indică adresa din memorie de unde va fi citită instrucțiunea ce urmează a fi executată;

Memoria program, este un circuit de tip EEPROM în care se află programul AP, încărcat de la consola de programare. La aplicarea la intrarea sa a adresei instrucțiunii ce trebuie executată, la ieșire va trimite codul acestei instrucțiuni, memorat la adresa respectivă

Registrul instrucțiunii curente, este un registru ce se încarcă cu instrucțiunea de executat citită din memoria de program de la adresa indicată de numărătorul de adrese;

Blocul de control, este un circuit ce decodifică codul instrucțiunii aflat în corpul instrucțiunii și prin semnalele de control rezultate, comandă operațiile din AP implicate de instrucțiunea curentă;

Bufferul de adrese, este un registru care memorează temporar adresa perifericului sau locației de memorie cu care unitatea centrală face schimb de informații;

Unitatea logică, este un circuit ce prelucrează datele achiziționate de perifericele de intrare sau citite din memoria internă și trimite rezultatul în memoria internă sau la perifericele de ieșire;

Memoria internă, este un circuit de tip RAM destinat memorării variabilelor utilizate în program.[2]

2.5.3 Periferice de intrare

În Figura 6 este reprezentată schema bloc a perifericelor de intrare ale automatului programabil.

Blocul de decodificare a adresei, este un circuit ce primește la intrare codul adresei depusă pe magistrala de adrese de către unitatea centrală, compară această adresă cu adresa proprie implementată hardware și emite semnal de recunoaștere în caz de coincidență a acestora.

Blocul de multiplexare a semnalelor de intrare, este un circuit ce selectează intrarea indicată de decodificatorul adresei și o depune pe magistrala de date.

Blocul de prelucrare a semnalului de intrare, este un circuit ce adaptează semnalele din proces pentru a deveni compatibile cu cele din automatul programabil. Tot aceste blocuri asigură și izolarea galvanică între proces și automatul programabil. Construcția acestui bloc depinde de tipul semnalelor achiziționate din proces, respectiv semnal de tensiune sau de curent, semnale continue sau alternative, semnale de nivel mic sau de nivel mare.

Fig. 6 – Schema bloc a perifericelor de intrare pentru un automat programabil

2.5.4 Periferice de ieșire

Schema bloc a perifericelor de ieșire este prezentată în Figura 7.

Blocul de decodificare a adresei este un circuit care are aceeași semnificație și funcționalitate ca în cazul perifericelor de intrare.

Blocul de comandă canal este un demultiplexor prin intermediul căruia semnalul de pe magistrala de date este trimis la ieșirea selectată de către decodificatorul adresei. Acest bloc are și funcția de memorare a canalului, astfel încât semnalul să fie prezent în permanență la intrările blocurilor de ieșire.

Blocul de ieșire este un circuit care realizează adaptarea de nivel a semnalul de ieșire. Ieșirea poate fi prin releu pentru semnale de curent continuu sau alternativ, prin tranzistor pentru semnale în curent continuu de nivel mic sau prin triac pentru semnale alternative de nivel mare. Pentru evitarea perturbațiilor datorate procesului condus se preferă izolarea galvanică a blocurilor de ieșire de elementele comandate din proces prin: relee intermediare, transformatoare de impuls sau optocuploare.[10]

Fig. 7 – Schema bloc a perifericelor de ieșire a unui automat programabil

2.5.5 Module interne

În Figura 8 este prezentată schema bloc a modulelor interne. Acestea sunt module de temporizare și contorizare fiind în același timp module de intrare și de ieșire. Ca atare în structura lor intră blocuri prezente în interfețele de intrare și ieșire, respectiv: blocul de decodificare a adresei, blocul de multiplexare a semnalelor de intrare și blocul de comandă canal.

Blocul de decodificare a adresei, este un circuit ce primește la intrare codul adresei unui bloc de temporizare din AP, compară această adresă cu adresa proprie implementată hardware și emite semnal de recunoaștere în caz de coincidență a acestor două adrese.

Blocul de multiplexare a semnalelor de intrare, este un circuit ce selectează blocul de temporizare indicat de decodificatorul adresei și depune informația citită pe magistrala de date la momentul indicat de un semnal primit de pe magistrala de control.

Blocul de comandă canal este un circuit demultiplexor prin intermediul căruia semnalul de pe magistrala de date este trimis la blocul de temporizare selectat de către decodificatorul adresei.

Blocul de temporizare este un circuit ce realizează temporizări și numărări (contorizări). Este “văzut” ca un periferic de ieșire în momentul în care primește semnal pentru contorizare sau de inițiere a temporizării. Este “văzut” ca periferic de intrare în momentul în care temporizarea s-a încheiat sau se citește cantitatea contorizată. Poate fi de tip analogic (monostabil) sau numeric (numărător).

Fig. 8 – Schema bloc a modulelor interne ale automatelor programabile

2.6 Implementarea programelor de conducere

2.6.1 Organigrama de stări

Având ca referință configurația hardware oferită de automat și setul de instrucțiuni al acestuia se poate trece la construirea programelor de conducere ale unui sistem (de exemplu robot). Această implementare poate fi sintetizată în câteva etape:

descrierea completă a condițiilor de funcționare ale sistemului/robotului, precizarea tuturor secvențelor funcționale, a circuitelor de lucru precum și a regimurilor specifice de operare. Trebuie prezentate detaliat toate variabilele ce definesc poziția robotului, traductoarele utilizate, aspecte legate de calitateasemnalelor furnizate și modul lor de interpretare. În condițiile existenței unui sistem senzorial, trebuiesc analizate semnalele generate de acesta și modificările impuse regimurilor de lucru normale. Se impune o analiză riguroasă a sistemului de acționare al robotului precizându-se modalitațile de comandă, caracteristicile semnalelor, parametrii acestora etc.

analiza configurației automatului astfel încât acesta să acopere cantitativ și calitativ funcționarea robotului. Acesta revine la stabilirea necesarului de memorie, a dimensiunii modulelor de intrare-ieșire și a compatibilității electricea semnalelor. Se impune, de asemenea precizarea condițiilor industriale de lucruale automatului, nivelul perturbațiilor externe, regimurile de alimentare electrice etc.

elaborarea documentului sursă sub forma unei organigrame de stări care să acopere toate condițiile formulate în etapa 1. În acest sens organigrama trebuie să redea detaliat stările funcționale, condițiile de comutare de la o stare laalta, mărimile de ieșire generate în fiecare stare, ciclurile, regimurile de lucru de tipsubrutina etc.

se alocă variabile în automat de intrare, de ieșire, de memorie care să acopere semnalele de intrare furnizate de robot, variabilele de comandă pentru sistemul de acționare al robotului și variabilele de stare, respectiv.

Se scrie programul de conducere cu setul de instrucțiuni al automatului. În principiu, această scriere trebuie să parcurgă urmatoarele etape:

instrucțiuni pentru inițializarea stărilor; 

instrucțiuni pentru implementarea fiecărei stări;

instrucțiuni pentru simularea tuturor traseelor logice din organigramă.

De obicei, condițiile de inițializare impun aducerea în starea 1 logică a variabilei din memoria M asociată stării inițiale a automatului și stergerea tuturor celorlalate variabile de stare.[9]

Instrucțiunile pentru acoperirea unei strări trebuie să redea toată informația conținută în această condiție de activare a stării în momentul când robotul intră în ea și dezactivarea acesteia când este depăsita și generarea funcțiilor de ieșire către sistemul de comandă al robotului, specificându-se fazele de anclasare (valoarea 1) ale acestora și de declanclașare (valoarea 0). Aceste condiții sunt realizate prin scrierea unui set de instrucțiuni ce implementează:

apelarea din memorie a variabilei M ce corespunde stării;

stergerea conditionată a tuturor variabilelor M asociate stărilor ce precedstarea respectivă;

stergerea conditionată a tuturor variabilelor de ieșire E generate în stările precedente;

generarea variabilei de ieșire E asociată stării. Pentru exemplificare, se va considera o evolutie descrisă prin organigramade stări din figura 9.a. Organigrama cuprinde patru stări 1-4, fiecare generând o ieșire proprie , evoluția stărilor fiind realizată prin variabilele de intrare specificate. Alocarea variabilelor în automat corespunzator variabilelor din organigramă este realizată în figura 9.b. Implementarea programului se obține în conformitate cu etapele specificate mai sus.

Primele instrucțiuni definesc inițializarea stărilor, introducându-se în starea M001 valoarea logică 1 iar în celelalte variabile M002-M004 valoarea 0. Deci, automatul își va începe evoluția plecând din starea inițială 1. Instrucțiunile următoare implementează pentru fiecare stare informația asociată și traseele logice ce derivă din ea.

Instrucțiunile asociate traseelor logice descriu practic funcția logică atraseului. Existența unor trasee multiple face necesară actualizarea bistabilului A cu informația ultimei stări, întrucât conținutul acestuia poate fi alterat de prelucrarea impusă de ultimul traseu logic implementat. Astfel, în instrucțiunea 0012 se reîncarcă A cu valoarea logică a stării 1. Trebuie remarcat, de asemenea, că traseul logic 3 → 3 nu este implementat, acesta fiind realizat intrinsec prin stabilirea locației de memorie M003 în absența oricăror modificări a variabilei de intrare I003 ce condiționează evoluția stării.[9]

2.6.2 Limbajul Ladder

Limbajul LAD este un limbaj grafic. El este utilizat la realizarea aplicațiilor de către programatori care au experiențe anterioare în proiectarea aplicațiilor cu relee și contacte.

Limbajul LAD realizează o transpunere grafică a ecuațiilor booleene, realizând combinații între contacte (variabile de intrare) și bobine (variabile de ieșire).[12]

Simbolurile grafice ale limbajului sunt plasate în diagramă în mod asemănător contactelor și releelor dintr-o schemă electrică, Figura 10. Corespondența elementelor este evidentă: I1 – %I1.0, I2 – %I1.1, I3 – %I1.2, k – %Q0.1

Un program în limbajul LAD este alcătuit din rețele ce utilizează simboluri grafice. Rețeaua este conectată în partea stângă și partea dreaptă la barele de alimentare de la o sursă de putere. Execuția unui program se face de sus în jos și de la stânga la dreapta.

Fig. 10 – Analogia dintre sistemele electrice cu contacte și relee și a limbajul LAD din automatele programabile

Contactele și bobinele sunt conectate la barele de alimentare prin linii orizontale și verticale. Fiecare segment al unei linii poate avea starea TRUE sau FALSE. Starea segmentelor legate împreună este aceeași. Orice bară orizontală legată la bara din stânga se află în starea TRUE.

În Figura 11 sunt prezentate simbolurile grafice de bază ale limbajului LAD, conform IEC 1131-3.

Fig. 11 – Simbolurile grafice de bază ale limbajului LAD

Contactul direct este prezentat în Figura 11.a de mai sus. În figura de mai jos este realizată operația SAU între valoarea variabilei booleene I0.0 și valoarea variabilei booleene asociate instrucțiunii SAU (OR), adică I0.1, cu memorarea rezultatului în variabila Q0.0.[12]

Exemplu:

Contactul inversat este prezentat în Figura 11.b de mai sus. În figura de mai jos este realizată operația SAU între valoarea variabilei booleene negate I0.0 și valoarea variabilei booleene asociate instrucțiunii SAU (OR), adică I0.1, cu memorarea rezultatului în variabila Q0.0.

Exemplu:

Contactul de sesizare a frontului crescător este prezentat în Figura 11.c de mai sus. În figura de mai jos se realizează operația SAU între starea variabilei I0.1 și frontul crescător al variabilei booleene I0.0.[10]

Exemplu:

Contactul de sesizare a frontului descrescător este prezentat în Figura 11.d de mai sus. În figura de mai jos se realizează operația SAU între starea variabilei I0.1 și frontul descrescător al variabilei booleene I0.0.

Exemplu:

Bobina directă este prezentată în Figura 11.e de mai sus. În figura de mai jos se realizează o asociere între o variabilă de ieșire (Q0.0 și Q0.1) și starea variabilei I0.0. La unele implemetări starea variabilei I0.0 se propagă spre variabila de ieșire putându-se astfel conecta în serie mai multe bobine. La alte implementări, pentru a conecta mai multe bobine, acestea trebuie conectate în paralel.

Exemple:

Bobina inversă este prezentată în Figura 11.f de mai sus. În figura de mai jos se realizează o asociere între o variabilă de ieșire Q0.0 și starea negată a variabilei I0.0. La unele implementări starea variabilei de intrare I0.0 se propagă spre variabila de ieșire Q0.0, putându-se astfel conecta în serie mai multe bobine. La alte implementări nu există acest tip de bobină.

Exemplu:

Bobina cu funcție de setare este prezentată în Figura 11.g de mai sus. În figura de mai jos se realizează o asociere a stării variabilei de ieșire Q0.0 cu starea variabilei de intrare I0.0 devenind TRUE. Valoarea variabilei rămâne TRUE până când o instrucțiune inversă, de resetare, se aplică aceleiași variabile.

Exemplu:

Etichete, salturi necondiționate și condiționate. Într-un program LAD se pot utiliza etichete, salturi necondiționate și condiționate pentru a controla execuția programului. Eticheta se pune pe bara de alimentare stângă sau într-o rețea separată. Medii de programare diferite utilizează simboluri grafice diferite pentru etichete.

Exemplu:

Majoritatea mediilor de programare au posibilitatea de a converti un program LAD într-un STL și invers. Această facilitate poartă denumirea de reversibilitate și arată faptul că indiferent cum este scris programul, el va fi memorat sub formă STL.[10]

2.6.3 Conectarea unui automat programabil la un proces de automatizare

2.6.3.1 Conectarea intrărilor fizice ale automatelor programabile

Conectarea unei intrări se face în funcție de modul de realizare a acesteia de către producător. Există două variante de intrări: în curent continuu și în curent alternativ. Conectarea intrărilor de curent continuu este prezentată în Figura 12.

Fig. 12 – Conectarea intrărilor automatului programabil la o sursă de curent continuu.

La schema din Figura 12, bornele + și – se conectează la o sursă exterioară de curent continuu, protejată la supracurenți printr-o siguranță montată pe plusul sursei. La intrările I0.0 și I0.1 se leagă contacte (de la relee, contactoare, limitatoare) alimentate de la plusul sursei de curent continuu. La intrarea I0.2 se conectează ieșirea de semnal a unui traductor alimentat și el de la aceeași sursă de curent continuu exterioară.

Observație: La unele automate programabile nu este necesară o sursă de curent continuu exterioară deoarece această tensiune este obținută în interiorul automatului programabil. Și în acest caz automatul este prevăzut cu borne de curent continuu.

Conectarea intrărilor de curent alternativ este prezentată în Figura 13. În această schemă, bornele L (Line) și N (Neutral) se conectează la o sursă de curent alternativ. Borna L este protejată la supracurenți printr-o siguranță. Sursa de tensiune alternativă alimentează și contactele din proces conectate la intrările I0.0, I0.1 și I0.2 ale automatului programabil.[11]

Fig. 13 – Conectarea intrărilor automatului programabil la o sursă de curent alternativ

2.6.3.2 Conectarea ieșirilor fizice ale automatului prigramabil

Ieșirile automatelor programabile actuale pot fi prin tranzistor sau prin releu, Fig. 14.

Fig. 14 – Conectarea ieșirilor unui automat programabil: a) ieșire prin tranzistor; b) ieșire prin releu

La ambele tipuri de ieșiri, sarcina reprezentată de actuator se conectează la borna de ieșire propriu-zisă Qx.y și la borna – (GND). Conectarea ieșirii, deci a sarcinii (pentru efectuarea comenzii din proces), la borna + se face în interiorul automatului programabil prin deschiderea tranzistorului la polarizarea bazei respectiv la alimentarea bobinei releului. Alimentarea cu curent continuu poate fi făcută și în acest caz cu o sursă externă sau internă.

2.6.3.3 Conectarea intrărilor și ieșirilor fizice ale automatelor la proces

Pe baza documentației pusă la dispoziție de firma producătoare și cea rezultată în urma proiectării, intrările din proces provenite de la contacte de relee, limitatoare, contactoare și de la senzori (de proximitate, de presiune, etc.) se leagă la intrările corespunzătoare ale automatului programabil. De asemenea ieșirile către proces se conectează la actuatorii corespunzători (bobine de relee, contactoare, becuri de semnalizare, etc.).

Dacă automatul nu dispune de sursă de alimentare în curent continuu, din exterior se leagă o astfel de sursă la bornele corespunzătoare. Conectarea sursei de alimentare, 230Vca, se face la bornele L (faza) și N (nulul de lucru). În Figura 15 se prezintă un exemplu de conectare a unui automat programabil cu 8 intrări și 8 ieșiri la un proces.

Din cele 8 intrări sunt utilizate doar 6 (3 legate la contacte iar 3 la senzori din proces). De semenea doar 6 ieșiri din 8 sunt utilizate (4 pentru comanda bobinelor de contactoare și 2 pentru aprinderea lămpilor de semnalizare).[6]

Fig. 15 – Exemplu de conectare a unui automat programabil la proces

Cap 3. Automate programabile Allen-Bradley

3.1 Allen-Bradley. Scurt istoric. Descriere

Allen-Bradley este numele unei linii de fabricație de echipamente de automatizare produse de Rockwell Automation. Compania, cu venituri de aproximativ 6,4 miliarde de dolari în 2013, produce Automate programabile (AP), interfețe om-mașină, senzori, componente de siguranță și sisteme software, unități de sisteme de automatizare, contactoare, unități de control ale motoarelor, precum și a sistemelor și alte produse similare. Rockwell Automation oferă, de asemenea, servicii de gestionare a activelor, inclusiv reparații și consultanță.

Scurt istoric

Compania a fost fondată inițial sub numele de Compression Rheostat Company de către Dr. Stanton Allen și Lynde Bradley cu o investiție inițială de 1000 de dolari în 1803. În 1910 compania a fost redenumită Allen-Bradley Company. În 1952 au deschis o filială în Galt, Ontario, Canada, unde au angajat peste 1000 de persoane. În 1985 un nou record al companiei a fost înregistrat când au incheiat anul fiscal cu vânzări de 1 miliard de dolari. În 20 februarie 1985, Rockwell International (acum Rockwell Automation) a cumpărat Allen-Bradley pentru 1,651 miliarde de dolari, ceea ce a devenit cea mai mare achiziție in istoria Winsconsin.[8]

Descriere

Allen-Bradley este același nume asociat senzorilor de temperaturi joase, deoarece, o linie acum invechită de rezistori din compozit de carbon produse de Allen-Bradley, arată o dependență aproape invers proporțională în raport cu temperatura la valori joase ale acesteia. Această caracteristică de nedorit pentru rezistorii comerciali (un rezistor ideal ar trebui să nu aibă nici o dependență de temperatură) este potrivită pentru măsurări criogenice, care în mod paradoxal a contribuit parțial pentru stabilirea unui nume pentru Allen-Bradley printre pasionații de electronice. Rezistorii Allen-Bradley sunt disponibili în comerț la clasa premium, de multe ori folosiți pentru operații de calibrare.

Rockwell Automation este cea mai mare companie din lume dedicată automatizărilor industriale, ajutând la creșterea productivității și durabilității clienților săi. În întreaga lume, produsele pilot Allen-Bradley® și Rockwell Software® sunt mărci de produse recunoscute pentru inovație și excelență.

Rockwell Automation este construit pe o bază solidă de integritate. Reputația pentru calitate și inovație este reprezentată de produse software și serviciile oferite. Pe măsura creșterii ofertelor, compania rămâne atent concentrată pe consolidarea calității produselor cu tehnologie unică cât și pe furnizarea de soluții integre cu valoare adăugată.

3.2 Automate programabile MicroLogix 1000

Datorită varietății de utilizări ale produselor din această serie, cele responsabile pentru diferite aplicații trebuie să satisfacă toți pașii necesari ce trebuie urmați pentru a se asigura că fiecare aplicație îndeplinește toate cerințele de securitate, incluzând orice legi aplicabile, reguli, coduri și standarde.

Allen-Bradley oferă servicii de suport la nivel mondial, cu peste 75 de birouri de vânzări, 512 distribuitori autorizați și 260 de integratori de sisteme autorizați situate în reprezentanțe pe întreg teritoriul Statelor Unite, plus reprezentanțe Allen-Bradley în fiecare țară majoră în lume.

Aceste produse sunt testate pentru a satisface directiva de consiliu 89/336/CEE referitor la compatibilitatea electromagnetică, precum și următoarele standarde:

EN 50081-2

EMC – Generic Emission Standard, Part 2 – Industrial Environment

EN 50082-2

EMC – Generic Immunity Standard, Part 2 – Industrial Environment

Aceste produse sunt exclusiv destinate pentru a fi folosite in mediu industrial.

3.3 Privire de ansamblu asupra configurației hardware

Automatul programabil MicroLogix 1000 este un automat capsulat ce conține o sursă de tensiune, circuite de intrare, circuite de ieșire și un procesor. Automatul programabil este disponibil în configurații cu 10 I/O, 16 I/O și 32 I/O, iar o variantă analogică a acestuia conține 20 I/O discrete și 5 I/O analogice.

Numărul de catalog al produsului este realizat după cum urmează:

Fig. 16 – Compunerea numărului de catalog pentru produsele Allen-Bradley

Caracteristicile hardware ale automatului programabil sunt:

Fig. 17 – Caracteristicilie hardware ale Automatului

3.3.1 Considerații de securitate

Considerentele de securitate sunt un element important al sistemului de instalare adecvat. Gândind activ cu privire la siguranța proprie, cât și a celorlalți, precum și la starea echipamentului, securitatea se dovedește a fi de o importanță primară. Pentru aceasta, se recomandă următoarele considerente de siguranță:

Deconectarea sursei de alimentare principală

Pericol de explozie – nu se înlocuiesc componentele sau nu se deconectează echipamentul până când nu se oprește sursa de tensiune iar zona nu este asigurată ca fiind nepericuloasă.[13]

Comutatorul de întrerupere a alimentării ar trebui poziționat într-un loc ușor accesibil operatorilor și personalului de întreținere, pentru a putea fi acționat rapid. Pe lângă deconectarea sursei electrice, toate celelalte surse de putere (pneumatică și hidraulică) ar trebui să nu fie de-tensionate înainte de a se lucra la o mașină sau la un proces condus de un automat programabil.

Circuite de siguranță

Pericol de explozie – nu se conectează sau nu se deconectează conectorii în timp ce circuitul este activ până când zona nu este asigurată.

Circuitele instalate pe mașini pentru motive de siguranță, cum ar fi limitatoarele de cap de cursă, butoanele de stop și interblocări, ar trebui conectate electric direct la releul de control master. Aceste dispozitive trebuiesc conectate în serie ca atunci când oricare dintre dispozitive se deschid, releul de control master este declanșat pentru a opri sursa de tensiune a mașinii. Nu se modifică niciodată aceste ciruite pentru a nu afecta funcționarea lor. Acest lucru ar putea cauza răni serioase sau defectarea mașinilor conduse.

3.3.2 Prevenirea supraîncălzirii

Pentru majoritatea aplicațiilor, sistemele de răcire obișnuite pastrează automatul programabil în limita obișnuită de operare. Este necesar a se păstra temperatura automatului în limita specificată. O spațiere corespunzătoare a componentelor este, de multe ori suficientă, pentru disiparea căldurii.

În unele aplicații, o cantitate substanțială de căldură este produsă de alte echipamente din interiorul sau exteriorul zonei în care este montat automatul programabil. În acest caz, se montează fante de aerisire pe în interiorul cutiei în care este montat echipamentul, pentru a ajuta la o mai bună circulație a aerului și a reduce ”punctele fierbinți” din apropierea automatului programabil.

Ar putea fi de asemenea necesare surse suplimentare de răcire, în momentul în care temperaturile din mediul ambiant sunt ridicate.

Se utilizează aer nefiltrat din exterior și se plasează automatul programabil într-o carcasă pentru a fi protejat de efectul corziv al mediului ambiant. Elemente distrugătoare sau chiar praf ar putea cauza funcționare incorectă sau poate chiar defecta echipamentul. În cazuri extreme se poate folosi aer condiționat pentru a proteja echipamentul împotriva supraîncălzirii și pentru a menține o temperatură optimă în interiorul cutiei în care a fost montat automatul.[13]

Pentru aigurarea unei aerisiri optime a automatului, se recomandă o distanță minimă de montare față de alte echipamente, după cum se poate observa în figura de mai jos.

Fig. 18 – Distanța optimă de montare a automatului programabil

3.3.3 Montarea automatului programabil

Automatul se montează orizontal, în interiorul unei cutii, cu ajutorul unei șine sau unor șuruburi de prindere.

3.3.3.1 Montarea automatului pe șină

Se folosește o șină de 35 mm (1.38 in), precum cea cu numărul 199-DR1 sau 1492-DR5 din catalogul A-B 1492.

Montarea automatului pe o șină se face respectând următorii pași:

Se montează șina asigurându-ne că se respectă distanțele recomandate pentru montarea automatului.

Se atârnă partea superioară a zonei de prindere pe șină.

În timp ce se apasă automatul pe șină se fixează pe poziție.

Se păstrează folia de protecție până când se realizează cablajul automatului.

3.3.3.2 Montarea automatului cu ajutorul șuruburilor

Pentru montarea automatului folosind șuruburi de montare se urmăresc următorii pași:

Se folosește tiparul de montare din manualul Automate Programabile MicroLogix 1000 secțiunea Instrucțiuni de instalare, publicația 1761-5.1.2 sau MicroLogix 1000 (Analog) publicația 1761-5.1.3, cea care se potrivește automatului.

Se fixează tiparul pe suprafața de montare, după ce a fost asigurată spațierea corespunzătoare a automatului.

Se dau găuri prin tipar

Se îndepărtează tiparul de montare

Se montează automatul.

Fig. 20 – Montarea automatului folosind șuruburi de prindere

3.3.3.3 Montarea verticală a automatului programabil

Automatul programabil poate fi de asemenea montat și vertical, într-o cutie, folosind șuruburi sau o șină. Pentru a asigura stabilitatea automatului se recomandă folosirea șuruburilor.

Pentru asigurarea fiabilității automatului, nu trebuiesc neglijate următoarele aspecte:

Se respectă distanța minimă recomandată de montare

Se menține o temperatură în timpul operării între 0 și 40 grade Celsius.

Fig. 21 – Distanțele minime recomandate pentru montarea automatului în poziție verticală

3.3.4 Minimizarea zgomotului electric la automatele electrice.

Intrările analogice au nevoie de filtre digitale de înaltă frecvență pentru a reduce semnificativ efectele zgomotului electric pe semnalele de ieșire. Oricum, datorită varietății aplicațiilor și mediilor unde automatele analogice sunt instalate spre a opera, este imposibil sa ne asiguram ca toate zgomotele ambientale vor fi eliminate de către filtrele de pe intrare.

Pentru a reduce efectele zgomoptului ambiental asupra semnalelor analogice se urmează câțiva pași specifici:

Se instalează sistemul MicroLogix 1000 într-o cutie adecvată.

Se folosește cablul Belden #8761 pentru conectarea calalelor analogice asigurându-ne că protecția de folie și firul de scurgere sunt corect conectate la masă la unul din capetele cablului.

Se trasează o rută separată pentru cablul Belden, departe de orice alt cablaj. O imunitate suplimentară la zgomot poate fi obținută izolând corespunzător cablurile.

Un sistem poate prezenta defecte în funcționare după ce a fost schimbat mediul de operare după o anumită perioadă de timp. Se recomandă verificări periodice ale operării sistemului, în mod particular când o mașină nouă sau alte surse de zgomot sunt instalate în apropierea sistemului MicroLogix 1000.[13]

3.3.4.1 Împământarea cablului analogic

Se folosește cablu de comunicație (Belden #8761). Acest tip de cablu are două fire pentru semnal și unul de scurgere la masă și un scut de folie. Firul de la masă și scutul de folie trebuie împământate la unul din capetele cablului. Nu se impământează cablul la ambele capete.

Fig. 22 – Componența unui cablu de comunicație Belden #8761

3.4 Prezentarea metodelor de programare

În cadrul acestei secțiuni se va explica modul de programare pentru PLC-urile MicroLogix 1000. În continuare vor fi explicate:

Principiile de control

Înțelegerea organizării fișierelor și adreselor

Înțelegerea modului în care fișierele sunt stocate și accesate

Aplicarea logicii ladder

3.4.1 Principii de control

Automatul este alcătuit dintr-o sursă de tensiune incorporată, unitatea centrală de prelucrare, intrări, la care se conectează dispozitive de intrare (cum ar fi push-butoane, senzori de proximitate, senzori pentru capete de cursă) și ieșiri, la care se conectează dispozitive de ieșire (startere ale motoarelor, relee, lumini indicatoare, etc).[13]

Fig. 23 – Automat Programabil MicroLogix 1000

Cu programul logic introdus în automat, plasând automatul in modul ”Start” se inițiază un ciclu de operare. Ciclul de operare al unui automat constă într-o serie de operații efectuate secvențial și în mod repetat până în momentul în care se dorește modificarea logicii programului.

Fig. 24 – Ciclul de operare

1 – scanare intrări – timpul necesar automatului pentru a scana și citi toate informațiile de intrare;

2 – scanare program – timpul necesar procesorului pentru a executa instrucțiunile din program. Timpul de scanare a programului vaziază în funcție de instrucțiunile folosite cât și de timpul alocat fiecărei instrucțiuni pe parcursul scanării;

3 – scanare ieșiri – timpul necesar automatului pentru a scana și scrie toate informațiile de ieșire. În mod normal, această operație este îndeplinită în mai puțin de cateva microsecunde.

4 – comunicațiile – sunt acea parte a ciclului de operare în care comunicațiile iau locul altor dispozitive, cum ar fi un HHP sau a unui computer personal.

5 – la început – timpul petrecut în managementul memoriei și actualizarea timerelor și a regiștrilor interni.

Introducerea unui program logic într-un automat se realizează folosind un dispozitiv de programare. Programul logic este bazat pe diagrama tipărită a releelor electrice. Aceasta conține instrucțiuni ce conduc direct aplicația.

3.4.2 Organizarea fișierelor și adreselor

Procesorul ofera control asupra folosirii programului creat, ceea ce se numește fișier procesor. Acest fișier conține alte fișiere ceea ce împart programul în mai multe părți funcționale

3.4.2.1 Revizuire asupra procesorului de fișiere

Majoritatea operațiilor realizate cu ajutorul dispozitivului de programare includ procesorul de fișier și cele două componente create cu ajutorul acestuia: fișiere de program și fișiere de date.

Fig. 25 – Fișier procesor

Dispozitivul de programare stochează fișierele procesor pe un Hard Disk. Monitorizarea și editarea fișierelor procesor sunt efectuate în spațiul de lucru al computerului. După ce a fost selectat și editat un fișier de pe disc se salvează apoi fișierul pe disc, înlocuind versiunea originală existentă cu versiunea editată. Hard-disk-ul este locația recomandată pentru un fișier procesor.

Fișierele procesor sunt create în modul offline utilizând dispozitivul de programare. Aceste fișiere sunt apoi descărcate pe procesor pentru operarea online.

3.4.2.2 Fișierele de program

Fișierele de program conțin informații ale automatului, programul ladder principal, intreruperile subrutinelor și alte programe. Aceste fișiere sunt:

Programul de sistem (fișierul 0) – Acest fișier conține diferite informații de sistem și informații de program de utilizator cum ar fi tipul procesorului, configurarea I/O, numele fișierului procesor și parola.

Rezervarea (fișierul 1) – acest fișier este rezervat

Programul ladder principal (fișier 2) – acest fișier conține instrucțiunile programate despre cum este operat automatul

Rutina de eroare de utilizator (fișier 3) – acest fișier este executat în momentul în care intervine o eroare de recuperare

Intreruperi ale numărătorului de mare viteză (fișier 4) – acesta este executat când apare o întrerupere a numărătorului de mare viteză. De asemenea poate fi folosit ca subrutină în programul ladder.

Întreruperi selective (fișier 5) – acest fișier este executat ca subrutină a programului ladder

Subrutini ale programului ladder (fișier 6-15) – acestea sunt folosite conform instrucțiunilor rezidente în programul ladder principal sau alte fișiere de subrutină.

3.4.2.3 Fișiere de date

Fișierele de date conțin informații despre starea asociată cu intrări-ieșiri externe și toate celelalte instrucțiuni folosite în programul ladder principal cât și de subrutine. În completare, aceste fișiere stochează informații referitoare la operarea procesorului.

Aceste fișiere sunt organizate după tipul de date pe care îl conțin:

Ieșiri (fișier 0) – acest fișier stochează starea terminalelor de ieșire ale automatelor

Intrări (fișier 1) – acest fișier stochează starea terminalelor de intrare ale automatului

Starea (fișier 2) – acest fișier stochează informații despre operarea automatului. Acest fișier este util pentru depanarea automatului și operarea programului

Bit (fișier 3) – acest fișier este utilizat pentru stocarea logicii interne a releului

Timer (fișier 4) – acest fișier stocheaza acumulatorul timerului și valoarea presetată și biții de stare.

Numărător (fișier 5) – acest fișier stochează acumulatorul numărătorului și valoarea prestabilită și biții de stare

Control (fișier 6) – acest fișier stochează lungimea, poziția pointerilor și biții de stare pentru instrucțiuni specifice cum ar fi registre deplasabile și secvențiatoare

Întregi (fișier 7) – acest fișier este folosit pentru a stoca valori numerice și biți de informație.[13]

3.4.3 Organizarea fișierelor procesor

Automatele logice programabile din seria MicroLogix 1000 folosesc două dispozitive pentru stocarea fișierelor procesor: RAM și EEPROM. Memoria RAM oferă acces ușor la stocare în timp ce memoria EEPROM ofera stocare pe timp lung. Diagrama de mai jos arată cum memoria este alocată în procesorul automatului.

Fig. 26 – Alocarea memoriei în procesorul automatului

Dispozitivul de memorie folosit depinde de operația ce urmează a fi îndeplinită. Secțiunea aceasta descrie modul în care memoria este stocată și accesată pe parcursul următoarelor operații:

Descărcarea

Operare normală

Oprirea alimentării

Pornirea alimentării

3.4.3.1 Descărcarea

Când fișierul procesor este descărcat în micro automat, este prima dată stocat în memoria RAM volatilă. Acesta este apoi transferată către memoria EEPROM nevolatilă, unde este stocată și ca date de rezervă cât și ca date de retenție.

Pentru a ne asigura că datele de rezervă sunt identice pentru fiecare micro automat folosit, se salvează programul pe un disc înainte de a fi descărcat pe un micro automat.

3.4.3.2 Operarea normală

Pe parcursul operării normale, atât automatul cât și dispozitivul de programare pot accesa fișierul procesor stocat în memoria RAM. Orice modificare a datelor stocate ce apar în timpul execuției unui program sau dacă comenzile de programare afectează numai datele stocate în memoria RAM.

Fișierele program nu vor fi niciodată modificate pe parcursul unei operări normale. Oricum, atât CPU cât și dispozitivul de programare pot citi fișierele program stocate în memoria RAM.

3.3.3.3 Întreruperea alimentării

Când apare o cadere de tensiune, doar datele rezidente sunt transferate din RAM către EEPROM. (fișierele program nu au nevoie să fie salvate în memoria EEPROM până când acestea nu pot fi modificate în timpul unei operări normale). Dacă, din anumite motive, puterea este pierdută înainte ca toate datele să fie salvate pe EEPROM, acestea sunt pierdute. Acestea pot apărea în timpul unei resetări neașteptate sau a unei probleme hardware.

4.4.3.4 Pornirea alimentării

În timpur pornirii alimentării, automatul transferă fișierul program de pe EEPROM către RAM. Datele reținute sunt de asemenea transferate către RAM, în cazul în care nu a fost o cădere de tensiune, iar operarea normală a început.

Dacă datele reținute au fost pierdute la o cădere de tensiune, datele de rezervă de pe EEPROM sunt transferate către RAM și folosite ca date reținute.

3.4.4 Adresarea fișierelor de date

În scopul adresării fiecare tip de fișier de date este identificat printr-o literă (identificator) și un număr de fișier.

Adresele sunt realizate alfanumeric, caracterele fiind separate de delimitatori. Delimitatorii includ două puncte (:) și bară înclinată (/).

Formatul unei adrese logice, xf:e, corespunde direct locației din stocarea datelor, unde:

Simbolul adresei indexate este caracterul # și se plasează imediat înainte de identificatorul tipului fișierului într-o adresă logică. Se poate folosi mai mult de o adresă indexată într-un program ladder.

Pentru introducerea valorii compensatoare 24 în fișierul de stare (S:24), toate instrucțiunile indexate folosesc același cuvânt S:24 pentru a stoca valoarea compensatoare. Procesorul pornește operația adresei de bază plus valoarea compensatoare. Se poate manevra valoarea de compensare în logica ladder înaintea fiecărei operații de indexare a adresei.

Când se specifică o adresă indexată se urmăresc anumite referințe:

Ne asiguram că valoarea indexului (pozitivă sau negativă) nu duce la depășirea limitei de tip fișier de către adresa indexată

Când o instrucțiune folosește mai mult de două adrese indexate, procesorul folosește aceeași valoare a indexului pentru fiecare adresă indexată.

Se setează cuvântul de index la valoarea de compensare imediat înaintea activării instrucțiunii ce folosește o adresă indexată.

Exemplu de adresă indexată:

Următorul exemplu Masked Move (MVM) folosește o adresă indexată la sursa și destinația adresei. Dacă valoarea compensatoare este 10 (stocată în S:24), procesorul manipulează informația stocată a adresei de bază plus valoarea compensatoare.

În acest exemplu, procesorul folosește următoarele adrese:

3.4.5 Aplicarea logicii Ladder

Logica introdusă într-un automat constituie un program ladder. Un program ladder constă dintr-un set de instrucțiuni folosite pentru a conduce un sistem sau un proces.

Logica ladder este un limbaj de programare grafic bazat pe diagrama electrica a unui releu. În loc de a avea continuitate în treapta electrică, logica ladder caută continuitate in treapta logică. O diagramă ladder identifică fiecare element într-un circuit electromecanic și îl reprezintă grafic. Aceasta permite observarea modului în care circuitul operează înainte de pornirea efectivă a operației fizice a sistemului.

Într-o diagramă ladder (”scără” în traducere din limba engleză), fiecare dispozitiv de intrare este reprezentat într-o combinație în serie sau în paralel de-a latul unei trepte a ”scării”. Ultimul element al treptei este ieșirea care primește acțiunea ca un rezultat al stărilor condiționate de intrările treptei.

Fiecare instrucțiune de ieșire este executată de automat în momentul în care treapta este scanată și condițiile de pe treaptă sunt adevărate. Când treapta nu este scanată, sau condiționările logice nu sunt adevărate, ieșirea nu este executată.

Programarea dispozitivelor permite introducerea logicii unui program ladder în microautomat.[13]

În următoarea ilustrație, circuitul electromecanic prezintă PB1 și PB2, două push-butoane, legate în serie cu o alarmă. PB1 este normal-deschis iar PB2 este normal-închis. Același circuit este prezentat în logică ladder prin două contacte conectate în serie cu o ieșire.

Fig. 27 – Comparație între un circuit electromecanic și o diagrama ladder

Tabelul de mai jos arată modul în care aceste circuite operează. Tabelul prezintă toate condițiile posibile pentru un circuit electromecanic, echivalentul stărilor într-un program ladder și rezultatul stărilor de ieșire.

Cap 4. Aplicații cu automate programabile

4.1 Conducerea sistemelor cu automate programabile

Literatura de specialitate oferă la ora actuală o serie de rezultate privind conducerea proceselor industriale prin sisteme automate, ca și pentru folosirea acestor echipamente în sistemele de măsurare automatizate.

Dezvoltarea sistemelor automate bazate pe microprocesoare precum și apariția automatelor programabile dedicate proceselor a dus la dezvoltarea sistemelor de măsură a diferiților parametri, la conducerea proceselor, la monitorizarea proceselor cu sisteme multiprocesor și SCADA.

Se poate afirma că industria AP/PLC s-a dezvoltat pe trei direcții: mini/microautomate, automate compacte centralizate și echipament distribuit. Sistemele clasice de control bazate pe structuri cu relee electromagnetice, au fost înlocuite de diverse structuri digitale, între care și cele de tip AP/PLC, întâi singulare, iar apoi în grupuri complexe. Ulterior s-a manifestat tendința de distribuție geografică a "puterii de conducere" în paralel cu integrarea funcțiilor de conducere. Rezultanta acestor procese a dus la realizarea sistemelor tip SCADA. În prezent se manifestă tendința de a combina structurile adaptate și fiabile ale AP/PLC cu capacitățile soft-ware ale PC-urilor.

Necesitățile industriale pretind niveluri tot mai mari ale performanțelor de tratament pentru semnale și este tot mai comună culegerea semnalului analog și digitizarea acestuia în condiții de fidelitate îmbunătățită. Prelucrarea modernă a semnalelor se face cu ajutorul procesoarelor numerice de semnal urmărindu-se:

– analiza semnalelor, proces ce constă în izolarea componentelor dorite;

– filtrarea, proces ce constă în eliminarea componentelor nedorite;

– sinteza, ce constă în crearea unui semnal de formă dorită.

Avantajul procesoarelor de semnal constă în flexibilitatea structurii de prelucrare (realizată prin programare) și precizia (controlată prin lungimea cuvîntului). Pe de altă parte prelucrarea numerică impune o întîrziere inerentă care poate fi dezavantajoasă la prelucrări în timp real, și pe care diverse metode, prezentate în lucrare, încearcă să o reducă.

Dezvoltarea AP/PLC-urilor a condus la posibilitatea de a realiza sisteme automate, în particular, de cantarire și dozare cu mari performanțe, care permit flexibilitate și precizie, cât și monitorizarea procesului. Luând în considerare performanțele oferite de PLC-uri, s-au studiat și realizat mai multe sisteme de conducere descentralizate în formulă Master-Slave, sau monobloc.

Programarea AP/PLC este un domeniu în plină dezvoltare, absorbind tehnologii software dezvoltate pentru PC-uri. Astfel de pildă, componentele Applet furnizează un mecanism convenabil pentru proiectarea interfețelor grafice într-o maniera dinamică și ușor de folosit în comunicația la distanță, iar tiparul de proiectare MVC permite realizarea unor aplicații scalabile, ușor de modificat/actualizat și divizarea funcționalităților de prezentare a informațiilor. Pe de alta parte, programarea unui model de control rămane o activitate laborioasă, care solicită un grad înalt de cunoaștere detaliată a etapelor procesului condus, iar modificarea unui program existent nu este o activitate facilă.

Sistemele de achiziții de date cu automate programabile au cele mai mici prețuri în raport cu celelalte sisteme, în domeniile timpi de conversie peste 1 ms și rezoluții mai mici de 16 biți.

Cea mai favorabilă implementare a sistemelor de măsură pentru monitorizarea și controlul parametrilor electrici și/sau neelectrici din cadrul proceselor, în vederea reglarii acestora sau pentru furnizarea informatiilor unor sisteme SCADA, este pe structură modulară:

– o componenta de achiziții de date din proces

– o componenta de reglare a parametrilor din proces.

Componenta de achiziții de date poate lucra la viteze foarte mari și poate sa utilizeze atât traductoare clasice cu ieșiri analogice cât și traductoare de ultima generație cu ieșiri seriale. Pentru transmisie se pot folosi protocoalele ASCII, ModBus, ArcNet, CANopen, DeviceNet, ProfiBus, Ethernet etc. Aceste sisteme de măsura și reglare au o precizie ridicată precum și o fiabilitate mărită.

4.2 Descrierea sistemelor de sortare

Sistemele de sortare sunt utilizate în medii de preparare ce necesită mișcarea unui număr relativ mic de produse comparativ cu mișcarea totală a unităților sau pachetelor ce necesită o anumită perioadă de pregătire. Capacitatea sistemelor de sortare automată garantează o clasificare rapidă a articolelor ce au fost anterior introduse în sistem, fiind utilizate în principal în distribuție și centre de transfer.

Eficiența unui depozit poate fi măsurată prin a judeca cât de bine se combină sarcina de a pregăti comenzile cu trimiterea materialelor pe docuri. Gradul de mecanizare al depozitului este ales de ordinul sistemului de pregărire și de dispozitivele folosite pentru a muta marfa.

Sistemele de sortare sunt sisteme ce realizează rapid operația de sortare și transportare, concepute pentru a lucra în mod concentrat cu alte sisteme, oferind o soluție integrată și fără costuri suplimentare.

Un sistem de sortare permite configurarea acurateții și a preciziei de livrare a elementelor. Poate fi folosit în linie ca filtru, pentru a înlătura sau pune de-o parte elementele defecte și a trece mai departe elementele conforme, poate separa elementele după culoare sau după oricare alte criterii impuse.

Sistemele de sortare sunt utilizate în majoritatea domeniilor, în special în domeniile în care calitatea șî cantitatea sunt puse pe același nivel. În industria auto, sistemele de sortare sunt prezente în toate secțiile componente, de când se debitează prima foaie de tablă până când aceasta devine produs finit. Sortarea se poate face manual, în momentul în care este necesară opinia concretă a operatorului, sau, de cele mai multe ori, în mod automat. În cel de-al doilea mod, pe liniile existente, fie acestea benzi transportoare sau mese inteligente, există identificatori ce comandă automatelor programabile ce deservesc instalația.

În caz concret, într-o secție de vopsitorie, după ce procesul de vopsire a fost realizat, este necesară o inspecție amănunțită a caroseriilor, cărora li se atribuie un identificator unic, respectiv o ”rută” pe care aceasta o are de urmat, în funcție de rezultatul inspecției vizuale realizate de operatori.

4.3 Conducerea unui sistem de sortare a caroseriilor din industria auto

4.3.1 Protocol de funcționare

PRECIZARE:

Din motive de confidențialitate, denumirea și notarea stațiilor de lucru precum și a zonelor de transfer au primit o denumire generică. În același mod s-a realizat și alegerea automatului programabil folosit, precum și alocarea variabilelor. Putem spune însă că sistemul este real, acesta regăsindu-se intr-o fabrică constructoare de mașini.

Fig. 28 – Schema sistemelor de studiat

Pornind de la figura mai sus prezentată, facem următoarele precizări:

R=1,2,3 – ruta dorită a fi urmată de caroserie;

R=1 – Caroserie bună pentru vânzare;

R=2 – Caroserie cu defect minor – va fi trimisă pe linia de Retuș Minor unde va fi remediat defectul, după care va fi trimisă pe ruta R=1 spre vânzare. Dacă defectul nu a putut fi remediat, caroseria va primi ruta R=2, sau dacă este cazul, ruta R=3 pâna la remedierea tuturor defectelor;

R=3 – Caroserie cu defect major – va fi trimisa pe linia de Retuș Major, unde va fi remediat defectul, după care va primi ruta R=1 în cazul în care au fost remediate toate defectele. Altfel, caroseria va primi ruta R=2 sau R=3, după caz;

M.G. = Montaj General

După ce întregul proces de vopsire a fost realizat, caroseriile vor trece printr-un ultim proces de selecție înainte de a fi trimise către secția Montaj General. Acest ultim proces constă în faptul ca fiecare caroserie va fi supusa unei inspecții finale pe una din liniile ”Inspecție Finală” 1 sau 2. În funcție de calitatea stratului de vopsea aplicată pe caroserie, acesteia i se va asigna o rută R=1, 2 sau 3, rută pe care fiecare caroserie o va purta de-a lungul întregului proces de sortare, această rută fiind practic principalul criteriu după care se realizeaza efectiv sortarea.

În cazul în care, o caroserie nu necesită nici un fel de retuș, ceea ce înseamnă o caroserie vopsită perfect din prima încercare, aceasta va primi ruta R=1 si va urma traseul corespunzător, respectiv Inspecție Finală => Buffer => Aplicare Decal => Aplicare Ceară => Montaj General.

Pentru un retuș minor, o caroserie va urma traseul corespunzător rutei R=2, mai exact, Inspecție Finală => Buffer => Retuș Minor. La finalul liniei de retuș, caroseriile primesc o noua rută R=1,2,3 în funcție de rezultatul retușului. Precizăm faptul ca în cazul unui retuș minor există posibilitatea apariției unor defecte majore, ceea ce ar putea transforma ruta R=2 în R=3, fapt pentru care în loc de a trimite caroseria către Montaj General, cum ar trebui, aceasta va fi trimisă către linia Retuș Major.

Orice caroserie al cărei defect nu poate fi remediat, va rămîne in bucla Retuș (minor sau major, după caz) => Buffer până în momentul remedierii totale a defectelor de vopsire.

În tabelul de mai jos sunt prezentate intrările și ieșirile sistemului, în variabile simbolice, după cum urmează:

4.3.2 Tabele de variabile

Tabel 4 – Variabilele de intrare ale sistemului în variabile simbolice

Tabel 5 – Variabilele de ieșire ale sistemului

Pentru intrările automatelor programabile se vor folosi în principal semnale preluate de la senzorii inductive de proximitate (SM–) montați pe fiecare masă în parte, iar ieșirile automatelor vor comanda motoare electrice de curent continuu (D–→/←), pentru transferal caroseriilor de la o masă la alta, iar pentru ridicarea meselor, respectiv coborârea acestora se pot folosi cilindri hidraulici cu dublă acțiune (D–↑/↓).

4.3.2.1 Senzori inductivi de proximitate

Cilindric/Dreptunghiular

Diametru: M3…M30

Tensiunea de alimentare: 24…240VAC/VDC

cu/fara cablu

lungimea cablului: 0,5…10m

Senzorul de proximitate inductiv constă dintr-o bobină înfăsurată în jurul unui miez de ferită situat în capul de sesizare.

Figura 1 – Senzor inductiv de proximitate

Aplicând o frecvență înaltă, se generează un câmp magnetic oscilant în jurul capului de sesizare. Câmpul magnetic este monitorizat de un circuit intern. Când un obiect metalic intră în câmpul magnetic, câmpul induce curent electric în obiectul de detectat. Valoarea curentului indus creste odată cu apropierea obiectului de suprafața frontală a senzorului. Acest curent cauzează un efect de transformator. Ca urmare, atât energia cât si oscilația scad în bobină. Până la urmă, oscilația încetează complet pe măsura apropierii obiectului. Circuitul intern observă încetarea oscilației si comută iesirea. Având în vedere că funcționarea se bazează pe un câmp electromagnetic, efectele de mediu influențează mai puțin funcționarea senzorilor de proximitate în comparație cu senzorii fotoelectrici. Funcționarea senzorului de proximitate nu este afectată de apa, ulei si alte impurități (figura 1).

Senzori ecranați au un cilindru de ecranare dispus în jurul miezului de ferită. Ca urmare, câmpul electromagnetic scade în fața capului de sesizare . Senzorul poate fi montat la față cu suprafața metalică. Astfel, se poate asigura protecția mecanică a senzorului.

Aceasta limitează însă distanța de detecție, dar senzorul poate fi montat în asa fel încât obiectele metalice de lângă el să nu-l influențeze.

Senzori neecranați spre deosebire de senzorii ecranați, în acest caz în jurul miezului de ferită nu se găsește nici un cilindru de ecranare. Diferența dintre cele două tipuri de senzori se poate vedea cu ochiul liber. Senzorul neecranat asigură o distanță de detecție mai mare decât senzorul ecranat cu același diametru. La același diametru, distanța de sesizare a senzorului neecranat este aproximativ dublă. Odată cu cresterea câmpului, creste și posibilitatea de influențare laterală a senzorului. De aceea, nu poate fi fixat la acelasi nivel cu suprafața metalică. [18]

distanța de sesizare: între 0.5 și 100 mm;

configurații ieșire semnal: 2, 3, 4 fire CC-CA, NAMUR și ASI;

ieșire analogică: 4-20 mA;

cu convertor de frecvență integrat până la 100 Hz;

cu carcasă integral din oțel inox, inclusiv suprafață sensibilă;

cu certificare ATEX pentru mediu gaz și praf explozibil;

cu carcasă protejată cu PTFE, rezistentă la sudură;

cu factor de reducție 1 pentru orice metal;

cu caracteristică selectivă, exclusiv pentru metale feroase și neferoase;

domeniu extins de temperatură: -400C până la +2500C.

4.3.3 Diagrame Grafcet folosind variabile simbolice

Pentru un control mai bun al sistemului și pentru a-i spori fiabilitatea, au fost folosite trei automate pentru conducerea întregului proces, după cum se poate observa în figura alăturată:

Fig. 29 – Împărțirea sistemului în subsisteme pe Automate Programabile

Făcând aceste precizări, putem realiza diagramele Grafcet pentru fiecare din cele 3 subsisteme în parte.

Fig. 30 – Diagrama Grafcet pentru AP1

Fig. 31 – Diagrama Grafcet pentru AP2

Fig. 32 – Diagrama Grafcet pentru AP3

4.3.4 Ecuațiile de stare în variabile simbolice

După realizarea diagramelor Grafcet aferente fiecărui AP în parte, putem scrie apoi ecuațiile de stare corespunzătoare.

4.3.4.1 Ecuațiile de stare în variabile simbolice pentru AP1

4.3.4.2 Ecuațiile de stare în variabile simbolice pentru AP2

4.3.4.3 Ecuațiile de stare în variabile simbolice pentru AP3

4.3.5 Alocarea variabilelor

4.3.6 Ecuații în variabile alocate

4.3.6.1 Ecuațiile de stare în variabile alocate pentru AP1

Fig. 33 – Exemplu LAD pentru AP1

4.3.6.2 Ecuațiile de stare în variabile alocate pentru AP2

Fig. 34 – Exemplu LAD pentru AP2

4.3.6.3 Ecuațiile de stare în variabil ealocate pentru AP3

Fig. 35 – Exemplu LAD pentru AP3

Cap 5. Concluzii

Automatele programabile sunt destinate conducerii proceselor secvențiale de complexitate medie, din diverse ramuri de activitate, cum ar fi:

• mașini-unelte, mașini de injecție, prese;

• linii de turnare sau galvanizare de complexitate medie, linii de transfer;

• manipulatoare și roboți industriali etc.

Un avantaj semnificativ al automatelor programabile fiind acela că, reduc foarte mult forța de muncă umană, de către unii poate fi considerat chiar un dezavantaj, linia flexibilă de fabricație folosită într-un proces industrial putând lucra 24 de ore din 24.

            Un alt avantaj al acestor linii flexibile este capacitatea de a schimba programele foarte usor folosind un calculator sau o consolă de programare, uneori nefiind nevoie de nici o modificare fizica sau mecanică.

Avantajele folosirii automatelor programabile în locul unor simple calculatoare sau calculatoare de proces este dat de dimensiunea redusă, de performanțele aproape egale cu cele ale calculatoarelor ca și putere de calculare, ajungându-se chiar în zilele noastre ca acestea în unele aplicații sau uzine să înlocuiască calculatoarele de proces la nivel de automatizare.

Educația în domeniul roboticii și fabricației robotizate a fost identificată de către IMS ca fiind una dintre cele mai importante 4 priorități de intervenție pentru a putea promova excelența în domeniul fabricației la nivelul Europei în anii care vin, cu orizont de timp anul 2020.

  În agenda strategică a platformei europene EUROP se menționează de asemenea importanța specializării în domeniul roboticii pentru dezvoltarea unei noi generații de ingineri capabili să facă față cerințelor preconizate în sectorul producției industriale.

În România, roboții industriali ocupă un loc din ce în ce mai însemnat în cadrul proceselor de producție. Din datele colectate de la furnizorii locali de tehnologii robotizate rezultă faptul că un procent semnificativ de roboți industriali sunt implementați pentru automatizarea proceselor de sudare cu arc electric (peste 80%), proceselor de vopsire, proceselor de manipulare, proceselor de inspecție, proceselor de montaj etc.

  Industria românească este utilizatoare sau integratoare de roboți industriali, nu producătoare de roboți industriali.

Bibliografie

Popescu, Dorin. (2010). Automate programabile, Craiova: Tipografia Universității din Craiova

Mărgineanu, Ioan. (2005). Automate programabile, Cluj Napoca: Editura Albastră

Frandoș, Siviu, ș.a. (2006). Mecatronică, Manual pentru clasa a XII-a, București: Editura Economică – Preuniversitaria

http://facultate.regielive.ro/cursuri/electronica/automate_programabile_cu_prelucrare_pe_bit-76956.html

www.aut.upt.ro/b624/discipline/asdn/ap101.pdf

http://www.rockwellautomation.com/rockwellautomation/about-us/brands.page?

http://www.rockwellautomation.com/rockwellautomation/about-us/company-overview.page?

http://en.wikipedia.org/wiki/Allen-Bradley

http://cndiptfsetic.tvet.ro/materiale/Materiale_de_predare/GD/04_Automate%20programabile.doc

http://cndiptfsetic.tvet.ro/materiale/Materiale_de_invatare/GD/05_Automate%20programabile.doc

http://portal.ctcnvk.ro/suporturi-de-curs/automate-programabile-2014.doc

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/1761-um003_-en-p.pdf

http://arhiva-www.uoradea.ro/attachment/791672704232e82e41d0a31a6bc16159/0485487ea96ee993e2a7b4275156ab50/Popovici_Diana_Rezumat_teza_de_doctorat.pdf

http://www.robotics.ucv.ro/flexform/aplicatii/m2/Ciuca%20Aida%20-%20Conducerea%20robotului%20pneumatic%20PD5NT/

http://www.robotics.ucv.ro/flexform/aplicatii_ser2/Mecatronica%20II/MLADIN%20VASILICA-CONDUCEREA%20UNUI%20ROBOT%20PNEUMATIC%20CU%20UN%20AP/

http://www.ulmahandling.com/en/automated-storage-systems

http://www.electromatic.ro/senzori/item/31-senzorideproximitateinductivi

http://www.gbisorters.com/sorting-systems.cfm

Anexa 1 – Diagrame ladder

Bibliografie

Popescu, Dorin. (2010). Automate programabile, Craiova: Tipografia Universității din Craiova

Mărgineanu, Ioan. (2005). Automate programabile, Cluj Napoca: Editura Albastră

Frandoș, Siviu, ș.a. (2006). Mecatronică, Manual pentru clasa a XII-a, București: Editura Economică – Preuniversitaria

http://facultate.regielive.ro/cursuri/electronica/automate_programabile_cu_prelucrare_pe_bit-76956.html

www.aut.upt.ro/b624/discipline/asdn/ap101.pdf

http://www.rockwellautomation.com/rockwellautomation/about-us/brands.page?

http://www.rockwellautomation.com/rockwellautomation/about-us/company-overview.page?

http://en.wikipedia.org/wiki/Allen-Bradley

http://cndiptfsetic.tvet.ro/materiale/Materiale_de_predare/GD/04_Automate%20programabile.doc

http://cndiptfsetic.tvet.ro/materiale/Materiale_de_invatare/GD/05_Automate%20programabile.doc

http://portal.ctcnvk.ro/suporturi-de-curs/automate-programabile-2014.doc

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/1761-um003_-en-p.pdf

http://arhiva-www.uoradea.ro/attachment/791672704232e82e41d0a31a6bc16159/0485487ea96ee993e2a7b4275156ab50/Popovici_Diana_Rezumat_teza_de_doctorat.pdf

http://www.robotics.ucv.ro/flexform/aplicatii/m2/Ciuca%20Aida%20-%20Conducerea%20robotului%20pneumatic%20PD5NT/

http://www.robotics.ucv.ro/flexform/aplicatii_ser2/Mecatronica%20II/MLADIN%20VASILICA-CONDUCEREA%20UNUI%20ROBOT%20PNEUMATIC%20CU%20UN%20AP/

http://www.ulmahandling.com/en/automated-storage-systems

http://www.electromatic.ro/senzori/item/31-senzorideproximitateinductivi

http://www.gbisorters.com/sorting-systems.cfm