Conf. Dr. Ing. Horga Vasile Capră Eduard Sebastian Iași-2019 – 2 – Cuprins ISTORIA AGRICULTURII …………………………….. [614220]

UNIVERSITATEA TEHNICĂ „GHEORGHE ASACHI” – IAȘI
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ, ENERGETICĂ ȘI INFORMATICĂ APLICATĂ

AUTOMATIZAREA UNEI SERE
UTILIZÂND µAP LOGO!

Coordonator: Absolvent: [anonimizat]. Horga Vasile Capră Eduard Sebastian

Iași-2019

– 2 –
Cuprins

ISTORIA AGRICULTURII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. – 4 –
PRIMII PAȘI AI MECANIZĂRII AGRICULTURII ………………………….. ………………………….. – 6 –
Capitolul I. CONCEPTUL DE SERĂ AUTOMATIZATĂ ………………………….. …………………… – 8 –
I.1. Tipuri de sere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. – 9 –
I.2. Elemente constructive ale unei sere ………………………….. ………………………….. ………………. – 10 –
I.3. Echipamentele interioare ………………………….. ………………………….. ………………………….. … – 11 –
I.4. Sistemele de irigare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. – 12 –
I.5. Metode de încălzire ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. – 13 –
I.6. Zonele încălzite din seră ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. – 15 –
I.7. Iluminarea ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. – 15 –
I.8. Umbrirea ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… – 16 –
I.9. Controlul c limei (temperaturii) ………………………….. ………………………….. ……………………… – 16 –
Capitolul II. AUTOMATIZAREA SISTEMULUI DE VENTILARE ………………………….. ….. – 18 –
II.1. Tipuri de sisteme de ventilare ………………………….. ………………………….. ……………………… – 18 –
Capitolul III. TEHNOLOGII DE IMPLEMENTARE A AUTOMATELOR DE STARE ….. – 22 –
III.1. Algebra booleană ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. – 22 –
III.2. Circuite logice realizate cu contacte de relee ………………………….. ………………………….. …. – 25 –
III.3. Circuite logice realizate cu dispozitive semiconductoare ………………………….. ……………… – 30 –
Capitolul IV. SISTEME DE CONTROL INDUSTRIALE DE TIP PLC ………………………….. – 33 –
IV.1. Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. – 33 –
Capitolul V. AUTOMATUL PROGRAMABIL LOGO! ………………………….. ……………………. – 41 –
V.1. Generalități ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. – 41 –
V.2. Structura unui µAP LOGO! ………………………….. ………………………….. ………………………….. – 43 –
V.3. Modalitatea de conectare ………………………….. ………………………….. ………………………….. . – 44 –
V.4. Funcții ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… – 46 –
V.4.1. Constante și conectori (Co) ………………………….. ………………………….. …………………… – 46 –
V.4.2. Funcții de bază (GF) ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. – 48 –
V.4.3. Funcții speciale (SF) ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. – 49 –
Capitolul VI. UTILIZAREA SENZORILOR ………………………….. ………………………….. ……….. – 51 –
VI.1. Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. – 51 –
VI.2. Senzori de temperatură ………………………….. ………………………….. ………………………….. … – 53 –
VI.3. Măsurarea umidității ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. – 55 –
Capitolul VII. AUTOMATIZAREA UNEI SERE CU AJUTORUL AP LOGO! …………….. – 56 –
VII.1. Realizarea proiectului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. – 56 –

– 3 –
VII.2. Implementarea programului ………………………….. ………………………….. ……………………… – 64 –
ANEXE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… – 68 –
CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. – 74 –
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. – 75 –

– 4 –
ISTORIA AGRICULTURII
În urmă cu 7 milioane de ani, strămoșii noștri trăiau în copacii din junglele dese
africane. Dar habitatul tradițional de pădure avea să fie invadat de iarbă. Cu copaci tot mai
puțini și spații cât mai întinse între ei, primatele au fost nevoite să se adapteze. Necesitatea
găsirii de hrană i -a obligat să coboare din copaci și să se adapteze noului habitat, adoptând
mersul biped. În acest fel, având membrele superioare libere, vor putea modela istoria și
construi civilizația.

Figura 1. Evoluția omului

În acele timpuri aspre, în care aventura vânătorii și vieții nomade a lăsat loc cultivării
terenurilor și învățării lecției oferite de natură, de pe urma căreia omul a priceput că e ste mai
bine să o facă „prietenă” decât să lupte împotriva acesteia. Aceste vremuri au însemnat un pas
important în evoluția omenirii, formându -se comunități stabile interesate de obținerea hranei
într-un mod pașnic, lipsit de violență.
Această alternativă a impus încă de la început inventarea unor dispozitive manuale,
extrem de rudimentare, la început fiind executate din piatră și lemn, urmând ca mai apoi, odată
cu epoca bronzului și cea a fierului, să se recurgă la unelte din ce în ce mai elaborate și mai
eficiente în munca agricolă, punând bazele unor tehnici anume, în funcție de natura terenului
și a culturilor pentru care se opta.

– 5 –
La început, agricultorul primitiv se rezuma la pregatirea terenul ui, însămânțarea
acestuia și să culeagă roadele pentru ca mai apoi să învețe să utilizeze îngrășământul obținut
de la animale pentru a obține un pământ mai fertil, să irige suprafețe întinse pentru a potoli
setea culturilor, să folosească animale puternice pentru arat, recoltat și pentru alte munci grele,
să macine cerealele și să strângă provizii.

Figura 2. Calendar agricol dintr -un manuscris al lui Pietro Crescenzi

– 6 –
PRIMII PAȘI AI MECANIZĂRII AGRICULTURII
Semănatul, seceratul și treieratul cerealelor au împins treptat oamenii să inventeze
unelte din ce în ce mai sofisticate. La sfârșitul secolului al XVII -lea și începutul secolului al
XVIII -lea s-a demarat efectiv aventura mecanizării în agricultură.
Agronomul englez Jethro Tull (1674 -1741) a inventat prima structură, simplă dar
ingenioasă, folosită pentru semănat. Un fel de șaretă trasă de cai, dotată cu o grapă dințată și
un distribuitor rotativ de semințe, pus în mișcare cu ajutorul a două curele de transmisie a
mișcării de la roțile șare tei. În partea din spate a grapei, erau utilizate niște clapete mecanice
care aveau rolul de a acoperi semințele cu pământ.

Figura 3. Semănătoare din secolul XVIII
O altă mașinărie extrem de utilă în agricultură a completat tabloul operațiunilor
executa te în urma recoltării. Măcinătoarea de furaje cu lame rotative, aparută în Anglia în jurul
anului 1764 , avea rolul de a mărunți orice rest vegetal provenit în urma recoltării pentru a
asigura furaje pentru animale, combustibil pentru foc sau îngrășământ p entru terenuri.
Lucrurile au evoluat în așa fel încât, în zilele noastre, sunt întâlnite din ce în ce mai
multe mașinării ce au un aspect desprins parcă din filmele SF și au o manevrabilitate oarecum
similara cu a unor aparate de zbor complexe. Specialiști i lansează chiar și modele autonome,
gata să fie utilizate pentru arat, semănat sau recoltat.

– 7 –
În acest fel, mașinile agricole ale viitorului vor fi echipate cu multiple variante de
software dedicate, fiind capabile să calculeze parametri variabili, să tran smită date și grafice,
să detecteze și să evite obstacole și să eficientizeze la maxim utilizarea resurselor.

Figura4. Utilaje agricole moderne

– 8 –
Capitolul I. CONCEPTUL DE SERĂ AUTOMATIZATĂ
O seră (sau solar) este o construcție în care se creează pe cale artificială toate condițiile
necesare creșterii și dezvoltării plantelor. Datorită condițiilor favorabile create în sere, plantele
pot fi cultivate pe toată perioada anului, se îmbunătățește siguranța acestora și crește
semnificativ calitat ea și cantitatea producției.

Figura I -1. Seră

Scheletul serelor este acoperit cu un material transparent (sticlă, material plastic sau
folie), care permite pătrunderea luminii. Radiațiile solare de undă scurtă pătrund în interiorul
serei, und e sunt reflectate de suprafața plantei, de sol și instalațiile interioare sub formă de
radiații cu undă lungă. Materialul de acoperire este opac pentru radiațiile infraroșii cu undă
lungă, motiv pentru care temperatura aerului din interiorul serei crește. Acest fenomen se
numește „efect de seră ”.
Serele au ca scop crearea de condi ții optime de vegetație pe toată perioada anului
(indiferent de condițiile meterologice) în vederea efectuării următoarelor lucrări :
 Creșterea și înmulțirea plantelor în vederea plantării în câmp a acestora ;

– 9 –
 Cultivarea legumelor în vederea asigurării pieței cu produse proaspete pe
parcursul întregului an;
 Obținerea plantelor ornamentale și regenerarea acestora ;
 Iernarea plantelor sensibile la frig.

I.1. Tipuri de sere
Există o ofertă foarte variată de sere pe piață. Montarea acestora este relativ ușoară, dar
dacă dorim sere specializate, acestea se pot obține prin consultarea specialiștilor în cauză.
1. În funcție de mărimea serei putem evidenția :
 Sere mici
Aici sunt incluse verandele închise cu sticlă sau grădinile de iarnă cu lățimea de 3 -4 m.
 Sere mijlocii
Acestea sunt utilizat e în general de micii producători și au o lățime de 6 -9 m.
 Sere mari
Sunt folosite de cooperative și mari producători. Acestea sunt organizate în complexe mari sub
formă de sere bloc (tip industrial) și ajung la o lățime de 9 -18 m.
2. După formă, serele de di mensiuni mici sunt de mai multe tipuri:

 Sere cu coam ă
Sunt construcții individuale. Marele avantaj al acestora este faptul că sunt pătrunse de razele
solare din toate direcțiile. Cu cât peretele lateral este mai înalt cu atât luminozitatea este mai
mare. În acest fel chiar și în anotimpurile cu zile mai scurte sau în zilele înnorate lumina este
suficientă.
 Sere cu semi -coamă
Sunt construite în continuarea casei, garajului sau peretelui unui gard, motiv pentru care pot fi
considerate și anexe. Condițiile optime de lumină se obțin prin orientarea est -vest și cu o
orientare sudică a acoperișului. Peretele lateral înalt prezintă un avantaj din punct de vedere al
iluminării.

– 10 –
 Sere de tip pavilion
Sunt clădiri rotunjite sau cu șase, opt, nouă unghiuri. Deoarece în cele mai multe cazuri acestea
sunt solitare în grădină, captarea luminii este – 10 – emperat . Aceste tipuri sunt utilizate în
special pentru înmulțirea plantelor sau creșterea plantelor decorative de interior, mai rar pentru
cultivarea legumelor.
 Sere îngropate în pământ
Sunt foarte rar folosite în zilele noastre, în ciuda avantajelor pe care le prezintă. La suprafață
se observă doar acoperișul și scheletul de susținere al acestuia. Acest tip de ser ă are ca avantaj
faptul că menține temperaturile mai mi ci pe timpul verii și mai ridicate pe timpul iernii. Pe
această cale sunt reduse costurile pentru răcirea și încălzirea acesteia, cantitatea de sticlă
utilizată este mai mică. Un avantaj îl reprezintă faptul că amplasarea acestora trebuie ferită de
orice e lement cu potenția l de umbrire al acoperișului.
 Sere construite pe sol
La aceste tipuri de sere se recomandă realizarea tuturor pereților laterali din sticlă astfel încât
lumina să pătrundă în interior din toate părțile. Dacă sunt prevăzute cu sistem de încălzire
utilizarea acestor sere este posibilă pe durata întregului an.

I.2. Elemente constructive ale unei sere
 Coama : – 10 – emperatu de sus ținere cu poziția cea mai înaltă;
 Șprosurile : punctele de legătură dintre coamă și jgheab, pe care se montează
sticla;
 Streașina : elementul de legătură dintre acoperiș și pereți, pe care se fixează
burlanul;
 Frontonul : legătura dintre părțile laterale lungi;
 Peretele lateral : leagă streașina de baza construcției;
 Elementele de legătură : servesc la susținerea părților componente ale
scheletului ;
 Fermele de legătură : fac legătura între stâlpi și asigură rigiditatea și echilibrul
scheletului;

– 11 –
 Geamurile mobile : sunt destinate aerisirii. Aerisirea se face prin geamuri
montate în acoperișul serei sau prin deschid erea unor panouri montate în pereții
laterali;
 Ușa : se montează în peretele din capăt. Este importantă închiderea corectă
(etanșă) a acesteia;
 Pragul : se montează în funcție de dimensiunile ușii;

I.3. Echipamentele interioare
 Mesele
Înălțimea acestora este de 1 -1,2 metri. Lățimea lor este determinată de lățimea serei. Se poate
opta și pentru mese suspendate sau rafturi. În acest fel se folosește mai bine spațiul disponibil,
numărul plantelor cultivate fiind mult mai mare.
La construi rea serelor se proiectează și un spațiu destinat lucrului la masă unde se realizează
semănatul, repicatul, butășirea, plantarea. În acest caz se optează pentru o masă mobilă.
 Iluminarea
Este utilă existența unei instalații de iluminare. În acest fel lucrările pot fi realizate și pe timp
de noapte iar în cazul nefuncționalității unui sistem interior acesta poate fi verificat în orice
moment.
 Instalația de irigare
Este nevoie de un sistem cu funcționare permanentă. Acesta se îngroapă în sol la o adâncim e
de 0.8 metri, pentru a nu îngheța. Dacă sera este utilizată doar ca seră rece, este suficientă o
instalație de irigare prin aspersiune (nu este expusă înghețului, fiind utilizată doar pe timpul
verii).
 Rezervoare de colectare și stocare a apei
Dacă aces te rezervoare există, cheltuielile se reduc mult. Apa de ploaie colectată în aceste
rezervoare este cea mai bună apă de irigare pentru plante. Apa poate fi colectată de pe
acoperișul casei sau al serei.

– 12 –
I.4. Sistemele de irigare
Umiditatea din sol se completează cu udarea. Este bine ca sistemul radicular să beneficieze
de suficientă apă. La fiecare irigare se administrează o cantitate optimă de apă, apoi se face o
pauză până la zvântarea solului.
Udarea se face cu grijă, deoarece cantitățile mari d e apă afectează structura solului, substanțele
nutritive sunt levigate în adâncime, ducând la asfixierea rădăcinilor. Se recomandă ca udarea
să se facă în zorii zilei, astfel încât plantele să aibă o stare de turgescență corespunzătoare.
Irigarea nu se fa ce doar pentru a completa umiditatea din sol. De multe ori în zilele călduroase
de vară, chiar dacă în sol se află o cantitate suficientă de apă, umiditatea atmosferică este
scăzută, situație resimțită de plante prin incapacitatea lor de a prelua apa din s ol. În astfel de
cazuri se aplică irigări prin aspersiune cu cantități mici de apă. Aceste irigări răcoresc plantele,
repornind procesele vitale.
 Udarea cu stropitoarea
Se recomandă amplasarea unui bazin de dimensiuni mici pentru stocarea și încălzirea apei de
udare. Apa este scoasă cu ajutorul unor stropitori de diferite dimensiuni în funcție de necesitate.
 Irigarea cu furtunul
Irigarea se poate realiza și cu furtunul. Acum există o varietate largă de capete adaptabile, care
ușurează munca. Cu ajutorul acestora apa se administrează în jeturi fine, asemenea picăturilor
de ploaie, motiv pentru care se mai numește și irigare prin aspersiune. Un mare avantaj este
faptul că a pa ajunge pe sol natural, asemenea picăturilor de ploaie.
 Irigarea prin umectare
În acest caz se folosește o platformă cu o bordură de 4 -5 cm. Acesta se căptușește cu o folie pe
care se așterne un strat de nisip fin, cu granulație mică, bine netezit. Pe suprafața astfel pregătită
se așează ghivecele în poziție verticală, în vederea unei udări uniforme. Nisipul se umezește,
urmând ca plantele să își ia cantitatea de apă necesară. Nisipul se poate înlocui și cu o pătură
umectabilă sau cu o bucată de fetru. Acestea se îmbibă cu apă și transmit umezeala ghivecelor,
lădițelor, farfuriilor.

– 13 –
 Irigarea prin picurare
Fiecare plantă este prevăzută cu o picurătoare care pornește din conducta principală, așezată
pe masă. Aceste țevi subțiri se dirijează individual la fiecare ghiveci în parte. Această metodă
de irigare împiedică înmulțirea bolilor și dăunătorilor, deoarece partea aeriană a plantelor
rămâne uscată, iar umiditatea aerului este foarte scăzută. Metoda nu este costisitoare,
distribuirea apei făcându -se la f iecare plantă individual.
 Irigarea automatizată
Este posibilă programarea și efectuarea automată a udărilor, economisind astfel forța de
muncă manuală. În acest caz se utilizează un senzor de umiditate și o electrovalvă. Printr -un
program de irigare computerizat se poate automatiza întregul proces de udare. Acesta deține
un senzor de umiditate care se așează în zona sistemului radicular. Cu ajutorul unui astfel de
program se asigură o umiditate optimă, chiar și în zilele în care plantele se lasă
nesupravegheate.
Pentru comanda complet automată a mai multor linii de irigare, există unități de comandă
cu sau fără cablu. În funcție de model, calculatorul pentru irigare poate memora mai multe
programe de irigare diferite, instrucțiuni diferite pentru zile consec utive sau, în variantă simplă,
doar o anumită oră zilnică pentru irigat.
O altă variantă de comandă a instalației de irigare se orientează după transpirație și după
evaporație. Prin intermediul unor senzori instalația măsoară periodic evaporația care are loc
din plante, temperatura aerului, radiația solară, umiditatea aerului. Din aceste valori se
calculează necesarul de apă al plantei. Analiza ține cont de vârsta plantelor și de tipul acestora,
de structura solului, de tipul de irigare. Această metod ă este extrem de precisă și asigură o mare
economie de apă

I.5. Metode de încălzire
În serele reci nu există surse de încălzire artificiale, motiv pentru care iarna temperatura
din interior scade sub zero grade. Datorită efectului de seră, serele re ci sunt folosite pentru
cultura plantelor termofile în perioada primăvară -toamnă, iar în restul anului ca sere -înmulțitor.

– 14 –
În sere se pot cultiva și specii exotice, dar în acest caz încălzirea trebuie să fie pe măsură,
cheltuielile fiind destul de ri dicate. În „casa palmierilor” temperatura minimă acceptată este 18
grade Celsius, temperatură adecvată plantelor tropicale.
Temperatura din interior este elementul care determină funcționalitatea spațiului. Legumele
cultivate în asemenea spații aduc recolte mai bogate și mai de calitate decât cele din câmp.
Chiar și în cazul în care încălzirea se face doar pentru a se evita înghețul se obțin rezultate
spectaculoase.
Dacă serele sunt încălzite, trebuie să se acorde o atenție deosebită variațiilo r de temperatură.
Se ține evidența temperaturilor minime ale nopții și a celor maxime de peste zi. Variațiile dintre
cele două extreme nu pot fi mai mari de 15 -20 grade Celsius. Se recomandă monitorizarea
permanentă a temperaturii, menținerea variațiilor l a nivelul minim posibil prin încălzirea
corespunzătoare sau aerisirea și reglarea umidității aerului din spațiul respectiv.
 Încălzirea cu apă caldă
Apa este introdusă în țevi de oțel și se încălzește cu ajutorul unui cazan. Țevile se fixează de -a
lungul pereților. Dacă sera este prevăzută cu mese, țevile cu apă caldă vor trece și pe sub mese.
Țevile nu se instalează în imediata apropiere a plantelor, pentru a se evita periclitarea acestora.
Avantjele sistemului de încălzire cu apă caldă constă în faptul c ă prezintă siguranță și asigură
o temperatură uniformă. Lipsa unei pompe face ca perioada de timp de încălzire a apei până la
distribuirea acesteia în sistemul de țevi să fie lungă. Acest lucru poate fi considerat un
dezavantaj.
 Încălzirea electrică
Nu est e soluția cea mai ieftină, dar este cea mai comodă. Nu necesită depozitare de combustibil,
nu are nevoie de horn, iar instalația poate fi așezată în orice loc. Un punct important îl reprezintă
verificarea constantă a temperaturii, deoarece sistemul deține un termostat cu funcționare
automatizată. Acesta menține tot timpul temperatura la valoarea reglată. Prin folosirea
caloriferelor sau a suflătoarelor de aer se poate asigura și o circulație corespunzătoare a aerului.
 Încălzirea aerului
Instalația funcțion ează cu gaz, curent electric sau ulei. Aerul cald este împrăștiat de
ventilatoarele încorporate. Sistemul deține un termostat, care menține temperatura la valori
optime.

– 15 –
 Încălzirea cu gaz
Funcționează cu ajutorul buteliilor cu gaz sau prin legarea la rețeaua de gaz. Reglarea
temperaturii se face cu ajutorul termostatului.
I.6. Zonele încălzite din seră
 Încălzirea prin sol
Și în acest caz se poate utiliza încălzirea cu apă caldă. Aplicată ca încălzire suplimentară a
patului germinativ, ajută la încolți rea semințelor și înrădăcinarea butașilor.
 Încălzirea locală
Este mai eficientă decât cea prin sol, deoarece administrarea căldurii (prin intermediul țevilor
de plastic) are loc direct între rândurile de plante. Prin acest tip de încălzire se face și economie
de energie. Prin această metodă căldura acționează direct asupra plantei, dezvoltarea acesteia
devenind mai intensă. Datorită tuburilor flexibile așezate pe sol se încălzește stratul de la
suprafață, precum și aerul de la nivelul solului și, implicit, mediul din jurul plantei.
 Încălzirea aerului din seră
Masa d e aer din seră se poate încălzi cu apă caldă, cu aer cald sau electric. Și soba cu parafină
este potrivită pentru această operațiune. Deasupra acesteia se poate monta un ventilator, care
realizează distribuirea și amestecarea aerului.
 Încălzirea cu lămpi cu infraroșu
Aceasta este o formă de încălzire directă care produce o căldură uscată. Se direcționează
întotdeauna înspre sol sau perete, deoarece în cazul acestui sistem se încălzesc obiectele aflate
în calea razelor. Se evită arderea plantelor. Suprafața încălzită reflectă căldura în aer. Încălzirea
cu infraroșu se aplică doar ocazional, în perioadele de tranziție, în vederea prevenirii înghețului.

I.7. Iluminarea
Lumina este un element esențial în dezvoltarea plantelor, pentru procesul de fotosint eză.
Dezvoltarea armonioasă a plantelor are loc doar în condiții bune de iluminare. Lumina este
necesară și în procesul de formare al florilor. În condiții de luminozitate slabă plantele se

– 16 –
alungesc, se îmbolnăvesc mai ușor, cresc mai greu, iar suprafața f oliară se micșorează. Acestea
sunt câteva
dintre motivele pentru care sera se asamblează în locurile însorite, lipsite de umbră. În locurile
poluate, cu mult praf, sticla se ecranează, iar plantele suferă.
I.8. Umbrirea
Înălțimea orbitei solare și in tensitatea radiației solare diferă în funcție de anotimp. Lumina
naturală disponibilă din pri măvară până toamna este adeseori mai multă decât este necesar.
Datorită acestui fapt, temperatura în interiorul serei crește și se impun măsuri de protecție
împotriva radiației în exces și a arsurilor solare.
Deosebim două feluri de umbrire :
 Exterioar ă
 Interioară
În cazul umbririi exterioare există pericolul distrugerii materialului expus intemperiilor.
Implicit acest tip de umbrire cere mai multă muncă de întreținere și cheltuieli mai mari.
Umbrirea exterioară este considerate un avantaj.
Cea mai ieftină variant de umbrire este stropirea serelor cu un amestec de var și humă,
operațiune numită cretizare. Dezavantajul acestui tip de umbrire este faptul că umbrirea este
permanentă, adică și pe timp noros.
Umbrirea interioară nu suferă de pe urma intemperiilor , aspect ce poate fi considerat un avantaj.
Un dezavantaj îl constituie și faptul că razele solare sunt absorbite doar din spatele suprafeței
de sticlă. Astfel, între sticlă și materialul de umbrire se formează o pernă de încălzire. Aceasta
reprezintă un p lus de izolație noaptea și în perioada iernii, dar vara, în timpul zilei trebuie
îndepărtată prin aerisire.

I.9. Controlul climei (temperaturii)
Aerisirea
Scopul cel mai important al aerisirii este îndepărtarea surplusului de căldură și umiditate,
uscarea plantelor după udare, precum și completarea de bioxid de carbon din aerul serei.

– 17 –
Aerisirea corespunzătoare se face dacă geamurile ocupă 20% din suprafața acoperișului și
a pereților laterali. Și poziția geamurilor influențează aerisirea. Aerul cald se întâlnește în partea
superioară a spațiului aerian, acolo de unde se eliberează cel mai ușor. Din partea inferioară se
poate complete cu aer proaspăt. În concluzie, cea mai eficientă metodă de aerisire este cea prin
care se poate crea „efectul de horn”, adică se elimină aerul cald prin acoperiș și se introduce
aer rece prin pereții laterali.
Aerisirea trebuie făcută cu moderație, pentru a preîntâmpina pierderile de căldură.
Schimbul de aer trebuie să se realizeze uniform, pentru a evita răcir ea exagerată a anumitor
zone.
Ferestrele din acoperiș trebuie să fie poziționate în așa fel încât aerisirea să se facă tot timpul
în partea opusă direcției vântului, astfel se evită deteriorarea acoperișului.
Se poate realiza o aerisire – 17 – empera cu ajutorul ventilatoarelor, a căror putere se poate
dirija în funcție de – 17 – emperature dorită. Acestea se amplasează la cel puțin un – 17 – empe
deasupra plantelor.
Aerisirea are rol important la producerea răsadurilor. La creșterea temperaturii și umidită ții
se face o aerisire urgentă.

Umiditatea atmosferică
Umiditatea atmosferică corespunzătoare este un element esențial, mai ales pentru plantele
tropicale. Temperatura și umiditatea atmosferică sunt foarte importante. Umiditatea
atmosferică se reduc e prin aerisiri sau prin creșterea temperaturii și se mărește prin pulverizarea
cu apă. Se poate folosi și o instalație – 17 – emperature de umidificare, care reglează automat
nivelul de umiditate. Trebuie să se aibă în vedere faptul că odată cu creșterea umidit ății
atmosferice scade – 17 – emperature .

– 18 –
Capitolul II. AUTOMATIZAREA SISTEMULUI DE VENTILARE
Automatizarea sistemului de ventilare este foarte importantă în cadrul spațiilor protejate,
precum serele profesionale sau solariile profesionale. Condițiile atmosferice din seră trebuie
luate în considerare ca fiind la fel de importante precum lumin a și nutriția. De fapt, menținerea
eficientă a condițiilor atmosferice este esențială pentru maximizarea performanței generale a
serei.
Mediul ambient din majoritatea serelor este controlat sau manipulat de sistemul de
ventilare , deoarece acesta asig ură introducerea de aer curat în spațiul protejat și evacuează
căldura excesivă sau aerul stătut.
În serele care nu beneficiază de suplimentare cu CO2, acest schimb de aer este mai mult
decât modalitatea de a menține nivelele corespunzătoare de temp eratură și umiditate. Aerul
curat introdus de sistemul de ventilare conține CO2 care este utilizat de plante în fotosinteză.

II.1. Tipuri de sisteme de ventilare
Fiecare seră este diferită, astfel nu se poate crea un sistem de bază, general ș i perfect
pentru orice situație. Majoritatea sistemelor de ventilare pentru sere conțin minim un ventilator
de fronton. Acest tip de ventilator, numit și ventilator de evacuare, se utilizează pentru
îndepărtarea căldurii și a umidității excesive.
Pentru spațiile protejate mai mici, acest ventilator
poate fi singura componentă mecanică a sistemului de
ventilare. În acest caz, ventilatorul de fronton
primește și rolul de creare a presiunii negative în seră.
Odată ce se crează presiune negativă, aerul curat este
tras spre interior printr -un aport pasiv, nealimentat,
plasat la capătul opus față de ventilatorul de fronton.
Pentru serele modulare de dimensiuni mai mari este
nevoie de multiple ventilatoare pentru a asigura o
circulație adecvată aerului în interio r.
Figura II.1. Ventilator de fronton

– 19 –
Termostatul
Cel mai simplu și cel mai ușor dispozitiv de automatizare pentru sistemul de ventilare este
termostatul.
Term ostatul este aparatul care acționează ventilatoarele, sistemul de încălzire sau aerul
condiționat, pornindu -le sau oprindu -le când este necesar, în funcție de temperatura din
interiorul serei.
Majoritatea horticultorilor utilizează termostatul pentru venti latorul de fronton. Cu acest
termostat, cultivatorul poate decide la ce temperatură să fie pornit ventilatorul pentru a răcori
aerul, respectiv la ce temperatură să se oprească în caz că aceasta a scăzut sub un anumit nivel.
Tipul de termostat utilizat în acest scop se numește termostat de răcire.
Un alt tip de termostat este termostatul de încălzire. Acesta are rol invers față de cel
prezentat anterior. Se setează un grad de referință, iar dacă temperatura scade sub acel nivel,
termostatul pornește sistemul de încălzire și îl lasă să funcționeze până temperatura crește peste
gradul setat.
Ambele tipuri de termostate sunt utilizate cu regularitate în sere sau solarii. Acestea sunt
folosite în special pentru a ușura munca cultivatorilor prin cont rolarea tuturor ventilatoarelor,
încălzitoarelor și a aerului condiționat.

Higrostatul
Un alt aparat pentru control atmosferic folosit deseori de cultivatori pentru a automatiza
sistemul de ventilare este higrostatul.
Higrostatul seamănă cu termostatul, însă acesta activează anumite sisteme în funcție de
nivelul de umiditate. Două dintre cele mai apreciate aparate folosite în conjunctură cu
higrostatul sunt umidificatoarele și dezumidificatoarele.
Deși există plante tropicale care necesită u n nivel de umiditate ridicat, multe plante au efecte
adverse din cauza acesteia. Din mai multe motive, controlul umidității din spațiile protejate
este o măsură preventivă care ajută la protejarea plantelor. Rolul principal al higrostatului este
acela de a acționa un aparat pentru a menține un nivel al umidității constant, sub o limită setată.

– 20 –
Automatizare pentru CO2
O altă componentă majoră a sistemului de ventilare este sistemul de injectare de CO2 .
Plantele utilizează CO2 în procesul de fotosinteză, iar dacă se crește nivelul de CO2 se
poate accelera acest proces. Există mai multe metode de suplimentare cu CO2 într -o seră, dar
cele mai cunoscute sunt rezervoarele de CO2 comprimat sau arzătoarele de CO2.
Rezervoarele de CO2 comprimat pot fi combinate cu u n emițător de CO2, care reglează
cantitatea de CO2 degajată. Arzătoarele de CO2 sunt unități care ard propan sau gaz natural și
crează CO2 ca produs secundar al acestei arderi. Indiferent de metoda pusă în practică, se
utilizează și un controller de CO2 pe ntru a se asigura că se menține nivelul corespunzător de
CO2.
Controllerul se folosește atașat simultan și de echipamentul C02, dar și de sistemul de
ventilare. Motivul este acela de a maximiza eficiența sistemului de CO2, dar și pentru a reduce
pierderea de CO2 (să nu pornească simultan și sistemul de creare de CO2 și ventilatoarele care
elimină aerul stătut din seră ). Controllerul poate fi oprit automat când termostatul sau
higrostatul pornesc ventilatorul de recirculare sau ventilatorul de fronton. În m omentul în care
temperatura și umiditatea ajung înapoi la nivelul corespunzător, controllerul CO2 poate fi din
nou pornit automat.

Panouri de control
Unele dintre cele mai importante invenții pentru automatizarea sistemului de ventilare
dintr -o seră sunt panourile de control . Aceste aparate de multitasking, numite în limba engleză
brains (creiere) sunt aparate de control care servesc mai multe funcții de automatizare.
Majoritatea panourilor de control combină două sau mai multe funcții, acestea având și
termostat și higrometru.
Aceste panouri sunt excelente pentru sere mai mari, deoarece oferă soluții multiple în
ceea ce privește automatizarea.

– 21 –
Automatizarea wireless cu înregistrare de date
Cea mai nouă și cea mai interesantă completare a ventilării a utomate sunt dispozitivele
wireless. Acestea au același rol precum echipamentul de automatizare tradițional, dar aduc
câteva avantaje în plus.
În primul rând, după cum le sugerează și numele, aceste dispozitive sunt wireless, ceea
ce le face mult mai ușor de plasat în poziții cheie din seră.
Un al doilea avantaj al acestor gadgeturi este că pot fi monitorizate și controlate de la
distanță de la un calculator sau telefon mobil.
Un alt avantaj important este acela că pot fi înregistrate date privind funcțio narea serei,
date ce pot fi revăzute și comparate oricând. Acest lucru permite experimentarea cu diferite
tehnici de cultivare, iar mai apoi compararea acestora în scopul alegerii celei mai profitabile.
Sistemul de ventilare este piesa de rezistență pentru controlarea condițiilor atmosferice
dintr -o seră. Când se mențin aceste condiții atmosferice, plantele vor utiliza mai eficient lumina
și nutrienții, dezvoltându -se mai repede și fiind mai roditoare.

– 22 –
Capitolul III. TEHNOLOGII DE IMPLEMENTARE A AUTOMATELOR
DE STARE
III.1. Algebra booleană
Proiectarea sistemelor de control secvențial presupune o abordare sistematică, bazată pe o
gândire structurată. Definirea riguroasă a problemelor tehnice privind circuitele logice și
comenzile secvențiale se p oate face folosind principiile logicii matematice, în particular
principiile calculului propozițiilor.
Spre mijlocul secolului XIX -lea, matematicianul și
logicianul englez George Boole (1815 -1864) a propus o
interpretare a logicii propozițiilo r bivalente, fundamentând
algebra propozițiilor cu două valori care adesea este
denumită algebra logicii sau algebră booleană.
Apariția elementelor, circuitelor și sistemelor care în
funcționare pot avea două stări distincte a condus la aplicarea
în tehnic ă a perceptelor logicii bivalente. Printre lucrările de
pionierat în acest domeniu se înscriu cele aparținând lui C.
E. Shanon, V. I. Sestakov, M. Hanzawa, și nu în cele din urmă ale savantului român Gr. C.
Moisil, care a avut o contribuție de prim rang și în aplciarea în tehnică a cercetărilor sale în țara
noastră.
Algebra booleană cu două valori constituie fundamentul teoretic al circuitelor logice și
comenzilor secvențiale.
Logica este o categorie filosofică care se extinde în ma tematică și în teoria informației sub
forma algebrei binare ( algebra booleană). Obiectul de studiu al acestei logici sunt propozițiile
și compunerile lor. În logica booleană propozițiile pot avea doar două valori: adevărat ( sau 1)
și fals ( sau 0). Comp unerea a două sau mai multe propoziții logice se numește funcție logică
și rezultatul este adevărat (1) sau fals (0 ).
Funcțiile logice se formează cu ajutorul a trei operatori cuprinși în mulțimea operatorilor
algebrei Boole: Mop= {ȘI, SAU, NU }.

– 23 –
 Funcția logică ȘI ( conjuncția) se aplică între doi termeni A, B prin operația A ȘI B
notată 𝐀⋅𝐁. Această funcție este definită prin tabelul următor :

A B 𝐀⋅𝐁
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Tabel III -1. Funcția logică ȘI
A corespunde unui semnal de intrare I1, iar B corespunde unui semnal de intrare I2.
Semnalul de ieșire are valoarea 1 doar dacă ambele semnale de intrare au valoarea 1. Semnalul
de ieșire are valoarea 0 dacă cel puțin unul din semnalele de intrare are valoarea 0.

 Funcția logică SAU ( disjuncția) se aplică între doi termeni A și B, rezultatul fiind
adevărat dacă cel puțin unul dintre cei doi termeni este adevărat. Operația A SAU B se
mai notează A+B și este definită de următorul tabel :

A B A+B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Tabel III -2. Funcția logică SAU
Dacă cel puțin o variabilă de intrare are valoarea 1, variabila de ieșire va avea valoarea 1.
Dacă ambele variabile de intrare au valoarea 0, atunci variabila de ieșire va avea valoarea 0.

– 24 –
 Funcția logică NU ( negația) se aplică pentru un singur termen ( propoziție sau funcție)
căreia îi schimbă valoarea de adevăr. Tabelul de adevăr alocat acestei funcții este
următorul:

A 𝑨̅
0 1
1 0
Tabel III -3. Funcția logică NU
Semnalul de ieșire ia valoarea 1 dacă semnalul de intrare este 0. Dacă semnalul de intrare
este 1, atunci semnalul de ieșire este 0.
Există numeroase aplicații în care algebra booleană poate fi folosită în sinteza
sistemelor de control combinațional și/sa u secvențial. Funcționarea acestor circuite poate fi
reprezentată cu ajutorul ecuațiilor booleene.
Rezolvarea acestor ecuații se realizează folosind axiome ale algebrei booleene. Unele
dintre acestea sunt similare celor din algebra obișnuită. Există însă ș i unele axiome care sunt
specifice și, deci, creează diferențe subtile față de algebra obișnuită.

– 25 –
Proprietate Exemplu
Idempotența 𝐴+𝐴=𝐴
𝐴∙𝐴=𝐴
Asociativitatea (𝐴+𝐵)+𝐶=𝐴+(𝐵+𝐶)
(𝐴∙𝐵)∙𝐶=𝐴∙(𝐵∙𝐶)
Comutativitatea 𝐴+𝐵=𝐵+𝐴
𝐴∙𝐵=𝐵∙𝐴
Distributivitatea 𝐴+(𝐵∙𝐶)=(𝐴+𝐵)∙(𝐴+𝐶)
𝐴∙(𝐵+𝐶)=(𝐴∙𝐵)+(𝐴∙𝐶)
Relațiile De Morgan 𝐴+𝐵 ̅̅̅̅̅̅̅̅=𝐴̅⋅𝐵̅
𝐴⋅𝐵̅̅̅̅̅̅=𝐴̅+𝐵̅

Dubla negație 𝐴̅̅=𝐴
Absorbția 𝐴∙(𝐴+𝐵)=𝐴
𝐴+(𝐴∙𝐵)=𝐴
Contracția 𝐴⋅𝐴̅=0
Terțul exclus 𝐴+𝐴̅=1
Identități 𝐴+0=𝐴; 𝐴+1=1
𝐴⋅0=0; 𝐴⋅1=𝐴
Tabel III -4
Aceste proprietăți pot fi utilizate pentru simplificarea expresiilor logice mai complexe.

III.2. Circuite logice realizate cu contacte de relee
Circuitele logice reprezintă modelul fizic al funcțiilor logice bivalente. Orice element fizic,
organ sau sistem care în funcționarea sa poate avea două stări distincte sub acțiunea unei
comenzi exterioare este capabil să materializeze variabile sau funcții booleene. În funcționarea
lor, elementele capabile de o funcționare binară pot implica intervenția unor fenomene de naturi
diferite: mecanice, electrice, magnetice, electronice, pneumatice, criogenice etc.
Elementele care stau la baza realiză rii circuitelor logice se pot împărți în două categorii:
 Elemente dinamice sau cu piese în mișcare;

– 26 –
 Elemente statice sau fără piese în mișcare.
Elementele dinamice sunt definite în special de contactele releelor electromagnetice, dar
pot fi amintite și alte elemente cum ar fi elementele pneumatice cu piese în mișcare. Dacă stării
unui contact ( închis sau deschis) i se asociază valorile binare 0 sau 1, funcționarea acestuia
permite materializarea variabilelor și funcțiilor binare. Datorită faptului că prin funcționarea
elementelor dinamice se conectează sau se deconectează un circuit se spune că aceste elemente
realizeză o logică de conexiuni.
Elementele statice , datorită avantajelor pe care le reprezintă în raport cu elementele
dinamice, au căp ătat o funcționare foarte mare în domeniul circuitelor logice. Din această
categorie fac parte: dispozitivele electronice, elementele pneumatice fără piese în mișcare,
elemente optoelectronice etc. Elementele din această categorie, care în funcționare se bazează
pe fenomene electrice, li se asociază cifrele binare 0 și 1 nivelelor de tensiune sau semnalelor
sub formă de impulsuri. În cazul nivelelor de tensiune se atribuie convențional valoarea 0 unui
nivel de tensiune în jurul valorii zero volți iar valoa rea 1 unui nivel în valoare absolută. În cazul
semnalelor sub formă de impulsuri, absenței impulsului i se atribuie valoarea 0 iar prezenței
acestuia i se atribuie valoarea 1. Se spune că elementele statice cu acțiune discretă funcționează
cu o logică de n ivele .
Circuitele logice realizate cu contacte de relee au fost primele tipuri și mult timp au fost
singurele. Referitor la aceste circuite s -a dezvoltat și o teorie matematică puternică la care
cercetătorii români și -au adus o importantă contribuți e.
Deși prezintă multe dezavantaje în raport cu elementele statice ( piese în mișcare, durată
redusă de funcționare, viteză mică de comutare, gabarite mari, întreținere periodică) aceste
elemente se utilizează încă suficient de mult datorită unei ser ii de avantaje ( număr mare de
contacte acționate simultan, robustețe la suprasarcini).
Cea mai utilizată convenție de atașare a cifrelor binare 0 și 1 pentru cele două stări distincte
ale unor contacte de releu este următoarea: atunci când înfășurar ea releului este alimentată,
contactelor închise li se atribuie valoarea 1 iar celor deschise li se atribuie valoarea 0. Adică în
stare de repaus contactelor normal închise ( n.î.) valoarea 1 iar contactelor normal deschise
(n.d.) cifra 0.

– 27 –

Figura III -1. Circuite logice cu contact de relee

În figură sunt prezentate circuitele logice care materializează sistemul complet de funcții
ȘI, SAU, NU. Folosind circuitele prezentate se poate materializa orice funcție logică, deci orice
circuit l ogic în care nu intervine timpul, adică un circuit combinațional.
Utilizarea releelor temporizate permite introducerea timpului în prelucrarea logică, în acest
fel obținând posibilitatea realizării cu contacte a circuitelor secvențiale cu stări tempo rizate.

Figura III -2. Relee de temporizare
a. la declanșare b. la anclanșsare

În figură este prezentată schema electrică a releului de timp ce realizează temporizarea
încetării execuției unei comenzi ( la declanșare). În momentul în care se apasă butonul S, prin
intermediul diodei D este alimentată bobina K a releului electrom agnetic care comandă

– 28 –
închiderea căii de curent 2. Simultan, se încarcă și condensatorul C conectat în paralel la
bornele bobinei.
În momentul în care se eliberează butonul S, adică se întrerupe alimentarea circuitului de
temporizare, condensatorul C începe să se descarce prin bobina K a releulului electromagnetic
și prin rezistențele 𝑅1 și 𝑅2, tensiunea electrică la bornele sale scăzând exponențial. Bobina își
menține starea de activare după momentul eliberării butonului atât timp cât tensiunea la bornele
sale ( identică cu cea a condensatorului) nu scade sub valoarea pragului minim necesar
funcționării. Atingerea acestui prag minim la momentul 𝑡1 conduce la deschiderea căii de
curent 2. Datorită faptului că timpul de descărcare a condensatorului p rin circuit este
proporțională cu produsul 𝐶⋅(𝑅1+𝑅2), temporizarea 𝑡1 poate fi reglată prin modificarea
rezistenței 𝑅1. Dimensionând corespunzător elementele din circuit se obțin temporizatoare cu
diferite caracteristici de funcționare.
În cazul releului de timp cu temporizarea la execuția comenzii ( la anclanșare) , dioda D
este conectată invers în schemă, astfel că la apăsarea butonului S alimentarea condensatorului
C și a bobinei K se face lent, prin rezistența reglabilă 𝑅1. Dup ă momentul eliberării butonului
S, condensatorul se descarcă rapid prin prin dioda D și bobina necomandată deschide linia de
curent 2.
Simplitatea deosebită în realizarea circuitelor logice cu contacte este umbrită de un mare
neajuns și anume că nu s unt unidirecționale , fapt ce permite realizarea unor legături false. Prin
urmare, la realizarea comenzilor cu astfel de elemente sunt necesare precauții pentru a evita
legăturile false.
Un circuit necesar implementării comenzilor secvențiale este cir cuitul RS ( Reset -Set),
cunoscut și sub denumirea de circuit de automenținere. În fapt acest tip de circuit
implementează în tehnologia de contact funcția de memorare realizată de un bit de memorie
din tehnologia electronică.

– 29 –

a. Rese t dominant b. Set dominant
Figura III -3. Circuit secvențial tip RS

În cazul circuitului RS, apăsând butonul S ( Set), prin calea de curent 1 se închide c ircuitul
de alimentare a bobinei releului K ceea ce determină comutarea contactelor K aflate în liniile
de curent 2 și 3. După apăsare, butonul S poate fi eliberat imediat deoarece alimentarea bobinei
releului K se face prin calea de curent paralelă 2, a c ărei închidere o comandă chiar bobina
releului. Deci releul își păstrează starea de activare ( Set) prin automenținere.
Apăsând butonul R ( Reset), aflat în aval de conexiunea între liniile de curent 1 și 2,
alimentarea bobinei releului K este întrer uptă, indiferent de starea butonului S ( chiar dacă
acesta este apăsat). În acest caz, la concurența acționării celor două butoane, dominantă este
acțiunea butonului R.
Diferența dintre circuitul din figura cu „Reset dominant” și cel cu „Set dominan t” constă
doar în poziția diferită a butonului R, de tip normal închis. În figura cu „Set dominant”, butonul
de Reset este plasat pe linia de curent 2, deci în amonte de conexiunile liniilor de curent 1 și 2.
În acest fel se poate constata că dacă butonul S rămâne apăsat atunci apăsarea butonului R nu
are niciun efect. În acest caz, la concurența acționării celor două butoane, dominantă este
acțiunea butonului S.

– 30 –
III.3. Circuite logice realizate cu dispozitive semiconductoare
Posibilitatea dispozitivelor semiconductoare de a funcționa în regim de comutație, cu două
stări stabile, le conferă acestora proprietatea de element cu acțiune discretă apt de a materializa
funcții logice.
După cum s -a menționat, în cazul acestor elemente se folo sește logica de nivele: unui nivel
de tensiune ridicat în valoarea absolută i se atribuie cifra binară 1 iar unui nivel de tensiune
coborât în valoare i se atribuia cifra binară 0. Nivelul înalt este notat cu litera H ( High) și
respectiv cel coborât cu L ( Low).
Nelimitarea caracteristicii volt -amper permite diodelor semiconductoare o funcționare
discretă în regim de comutare. Comutarea se realizează între regiunea de conducție directă și
de conducție inversă.

Figura III -4. Circuite logice realizate cu elemente semiconductoare

În figura de mai sus sunt prezentate circuitele logice care materializeză sistemul complet
de funcții ȘI, SAU, NU în tehnologia electronică, precum și simbolurile de reprezentare
asociate.
Dacă la intrăril e 𝐼1 și 𝐼2 ale circuitului din prima figură se aplică semnalele de nivel înalt,
diodele 𝐷1 și 𝐷2 fiind polarizate invers vor fi blocate și la ieșire va fi, de asemenea, un semnal
de nivel înalt. Dar dacă cel puțin la o intrare se aplică semnal de nivel coborât atunci dioda

– 31 –
respectivă fiind polarizată direct va intra în conducție iar la ieșire semnalu l va fi de asemenea
un semnal de nivel coborât. Acest circuit implementează funcția logică ȘI.
În cazul circuitului electronic din a doua figură se observă că dacă cel puțin la o intrare se
aplică un semnal de nivel ridicat, dioda respectivă fiind po larizată direct, la ieșire se va obține
un semnal de nivel ridicat. Semnal de nivel coborât la ieșirea circuitului se obține doar atunci
când ambele intrări ale circuitului se aplică semnale de nivel coborâte. Acest ciruit
implementează funcția logică SAU.
În cazul circuitului din a treia figură este utilizat un tranzistor bipolar, T. Posibilitatea de a
lucra în regim de comutație ( blocat -saturat) oferă și tranzistoarelor proprietatea de element cu
acțiune discretă, apt pentru a fi utilizat la materi alizarea funcțiilor booleene. Având proprietatea
de inversare a semnalului logic, cu ajutorul lor se poate materializa funcția negație NU. În acest
fel, aplicând la intrarea I a circuitului semnalul logic 0 ( nivel de tensiune apropiat de 0 volți)
tranzist orul se blochează și la ieșire se obține semnalul logic 1 ( nivel de tensiune apropiat de
𝑉+). Dacă la intrare se aplică un semnal ridicat atunci tranzistorul se saturează și la ieșire se
obține semnal logic 0. Având în vedere funcționarea descrisă, un as tfel de circuit asigură
complementarea semnalului aplicat la intrarea sa.
Combinând circuitele cu diode de tip ȘI și SAU cu circuitul cu tranzistor cu funcționare în
regim de comutație se pot obține alte tipuri de funcții logice. În primul caz se obț ine funcția
logică ȘI -NU ( cunoscută și sub denumirea de NUMAI), iar cel de -al doilea caz se obține
funcția logică SAU -NU ( cunoscută și sub denumirea de NICI).
Indiferent de tehnologia utilizată pentru materializare, studiul funcțiilor booleene se f ace în
multe cazuri pe reprezentările acestora. Există o mare diversitate de reprezentări ale funcțiilor
booleene care pot fi grupate în reprezentări grafice ( geometrice) și analitice. Reprezentările
din prima categorie sunt intuitive și se folosesc pentr u studiul funcțiilor booleene cu un număr
redus de argumente. Din această categorie fac parte reprezentările prin tabel de adevăr,
diagramele Veitch sau Karnaught, prin grafuri, scheme cu contacte, scheme logice sau
cronograme ( diagrame de semnal). A doua categorie asigură o reprezentare prin expresii
algebrice sau sub formă de coduri. Reprezentările din această categorie permit studiul funcțiilor
booleene cu un număr arbitrar de argumente, cu posibilitatea utilizării mijloacelor numerice de
calcul.

– 32 –
Circuitele basculante bistabile clasice reprezintă circuite secvențiale asincrone elementare.
Aceste circuite pot fi considerate ca fiind formate din două circuite NICI interconectate. Dacă
se consideră și intrările de comandă se obține schema structurală din figura următoare:

a.schema structurală b.simbol
Figura III -5. Circuit basculant bistabil tip RS
Este cunoscut faptul că cele două ieșiri ale circuitului basculant bist abil sunt întotdeauna
complementare iar comutarea se face prin aplicarea succesivă a semnalelor de comandă la câte
una din intrări. Un astfel de bistabil este cunoscut și sub denumirea de trigger RS. Deoarece
după aplicarea unui semnal pe una din intrări, repetarea comenzii pe aceeași intrare nu îi
afectează starea, acest circuit se mai numește și trigger cu zăvorâre ( latch). Se observă însă că
la aplicarea simultană a comenzii R=S=1 ieșirea circuitului se resetează, ceea ce înseamnă că
semnalul R este dom inant.
Un astfel de circuit poate fi utilizat în calitate de celulă de memorie binară ( memorarea
informației de 1 bit) în circuitele secvențiale complexe. În figura b. este prezentat simbolul unei
astfel de memorii elementare de 1 bit.

– 33 –
Capitolul IV. SISTEME DE CONTROL INDUSTRIALE DE TIP PLC
IV.1. Introducere
Elementul principal în cadrul unui sistem secvențial automatizat îl constituie sistemul de
control. Această structură poate fi realizată cu logică de contact (relee), porți logice integrate
sau automate programabile.
În cazul controlului aplicațiilor industriale, cel m ai des utilizate sunt sistemele de control
de tip PLC (Programmable Logic Controller – Controler Logic Programabil), care, pe baza
unor programe elaborate de utilizator, comandă procesul, vizualizează starea acestuia,
semnalizează anumite defecțiuni, comun ică între ele sau cu alte structuri de control prin rețele
standardizate.
Scurt istoric. La sfârșitul anilor ’60 Compania General Motors ( prin Divizia Hydramatic)
a constatat că automatizarea liniilor de fabricație a unui model de autovehicul realiz ată cu
ajutorul logicii de contact este nereutilizabilă și neflexibilă.

Figura IV -1. Automat de stare implementat în logică de contact

Suplimentar, depanarea și întreținerea acestor structure logice de control era destul de
dificilă iar consumul de energie era mare.

– 34 –
Din acest motiv, s -au elaborat specificațiile de proiectare pentru un calculator industrial
care urma să înlocuiască controlul pe bază de relee din industria de mașini. Noul sistem de
control trebuia să îndeplinească următoarele cerințe:
 Să ofere o modalitate simplă de programare a aplicațiilor;
 Sa poată fi utilizat în mediile industriale ( variații de temperatură, tensiuni de
alimentare variabile);
 Modificările de program să nu presupună modificări structurale;
 Să aibă dimensiuni reduse, siguranță în funcționare, robustețe;
 Costurile de întreținere să fie reduse;
Aceste cerințe, împreună cu o cerere de propunere pentru a construi un prototip, au fost
trimise către patru producători consacrați de sisteme de control și anume : Allen -Bradley,
Digital Equipment Corporation, Century Detroit, Bedford Associates.
În cele din urmă, în 1969, propunerea câștigătoare a venit de la Bedford Associates și
Modicon, atunci când acestea au realizat Modicon 084 .
Modicon 084 era format din trei component distincte: placa processor, memoria și placa
logică, care sunt capabile să rezolve algoritmi asociați logicii cu relee.

Figura IV -2. Automatul programabil Modicon 084

– 35 –
Marca Modicon este în prezent deținută de Schneide r Electric.
În anii ’70 existau deja șapte societăți care produceau echipamente PLC, inclusiv Allen –
Bradley, Modicon, General Electric, Square D și Industrial Solid State Controls. Deși,
evident, PLC -urile au reprezentat o descoperire care a revoluț ionat automatizările industriale,
acestea erau încă relative primitive.

Figura IV -3. Automat de stare implementat în logică programate
Numele dat acestor sisteme a fost inițial Programable Controllers, cu abrevierea PC. Odată
cu apariția calculatoarelor de tip personal Personal Computer (PC) și datorită dezvoltării
fulminante a acestora, pentru a evita confuziile între cele două abr evieri s -a procedat la referirea
acestor sisteme de control industrial prin acronimul PLC ( Programmable Logic Controller),
marcă înregistrată Allen Bradley pentru această gamă de produse. La noi se utilizează
formularea Automat Programabil – AP.

Termenul de PLC este definit prin IEC-1131 (International Electrotechnical Commission ).
Definiție : PLC-ul este un sistem electronic (digital) de operare, proiectat pentru utilizarea
în mediul industrial, care folosește o memorie programabilă pentru mem orarea internă a
instrucțiunilor necesare implementării unor funcții specifice (logice, secvențiale, temporizare,
numărare, calcul matematic), pentru a controla prin intrările și ieșirile digitale și analogice
diferite tipuri de mașini sau procese.
Un PLC poate fi definit ca fiind un calculator proiectat pentru realizarea funcțiilor de
control al proceselor, adică un calculator de proces.

– 36 –

Figura IV -4. Schema bloc a unui PLC

PLC-ul este un echipament electronic de automatizare care poate conduce un process doar
după efectuarea legăturilor cu senzorii și cu elementele de execuție, urmată de scrierea
programului de lucru în memoria automatului.
Legătura dintre PLC și procesul condus se asigură prin intermediul interfețelor de
intrare /ieșire. Fiecare senzor trebuie conectat la interfața de intrare a automatului și fiecare
element de execuție trebuie conectat la interfața de ieșire a automatului.
Programul de lucru al PLC -ului se scrie într -un limbaj de programare adecvat, cu aju torul
unui dispozitiv de programare. Programul se memorează în memoria program a automatului
iar execuția programului este controlată de unitatea centrală de prelucrare.
Faptul că memoria program a automatului poate fi ștearsă și apoi încărcată cu un nou p rogram
ori de câte ori se dorește sau că programul din memorie poate fi modificat după dorință oferă
PLC-ului flexibilitate în utilizare. Acest aspect reprezintă demarcația clară între automatele de
stare „programate” prin legături fizice (cablaje de relee ) și automatele „programate” prin
programe software.

– 37 –
Unitatea centrală de prelucrare reprezintă „creierul” automatului programabil. Aceasta are
rolul de a pune în legătură interfața de intrare, memoria de date și interfața de ieșire, pe baza
programu lui încărcat de utilizator în memoria program.
Unitatea centrală interpretează instrucțiunile din memoria program, pe baza cărora efectuează
evaluări logice, calculi aritmetice, prelucrări numerice ale variabilelor de intrare și furnizează
un rezultat mem oriei de date sau interfeței de ieșire.
Memoria PLC-urilor este alcătuită din circuite electronice integrate care sunt capabile să
înregistreze informații sub formă binară („0” logic sau „1” logic).
Din punct de vedere al modului de stocare a inform ației înscrise în memorie se deosebesc două
tipuri principale de memorii: memorii volatile și memorii nevolatile. Ambele tipuri de memorii
sunt utilizate în PLC -uri.
Memoria PLC -ului este organizată în:
 Memoria program
 Memoria de date
Memoria program are un rol important în funcționarea PLC -ului deoarece reprezintă locul
în care se scrie programul de lucru al aplicației sub forma unei liste de instrucțiuni. Această
memorie păstrează programul realizat și încărcat de utilizator prin inte rmediul calculatorului
sau al consolei de programare. Unitatea centrală de prelucrare citește din memorie
instrucțiunile programului și le execută. Memoria program este nevolatilă ( de tip flash sau
EEPROM), adică menține programul și după dispariția tensi unii de alimentare.
Memoria de date ( sau memoria de lucru) reprezintă zona volatilă a memoriei automatului
programabil. În această memorie sunt reținute rezultatele operațiilor efectuate de unitatea
centrală sau valorile introduse de operator de la un terminal extern. Majoritatea automatelor
programabile sunt prevăzute cu baterie pentru a păstra conținutul unor zone din memoria de
date și după dispariția tensiunii de alimentare.
Module ( interfețe) de intrare/ieșire . Comunicarea unui PLC cu pro cesul controlat se
realizează prin intermediul canalelor de intrare și ieșire. Intrările și ieșirile unui PLC sunt
necesare pentru monitorizarea și controlul procesului. Acestea pot fi de două tipuri: logice sau
analogice.
Intrările provin de la senzorii care convertesc mărimile fizice în semnale electrice.

– 38 –
Ieșirile spre elementele de execuție permit PLC -urilor să genereze o anumită acțiune în proces.
Ansamblul modulelor electronice amplasate între porturile de intrare ale automatului și
magistrala internă constituie interfața de intrare . Aceasta este prevăzută cu un anumit număr
de canale de intrări logice sau analogice. Fiecărei intrări i se alocă o adresă.
Ansamblul modulelor electronice amplasate între magistrala internă și porturile de
ieșire ale autom atului constituie interfața de ieșire . Acestea amplifică în putere semnalele de
la unitatea centrală de prelucrare în semnale de comandă cu scopul acționării diferitelor
echipamente prin intermediul elementelor de execuție binară.
Modulele de ieșire sunt adesea construite pe bază de relee însă pot să includă și
tranzistoare pentru ieșirile în curent continuu sau triace pentru ieșirile în curent alternativ.
Interfața de ieșire este prevăzută cu un anumit număr de canale de ieșiri logice sau analogice.
Fiecă rei ieșiri i se alocă câte o adresă.
Pentru extinderea capacității de prelucrare, PLC -urile au incluse și funcțiile de
numărare și temporizare, funcții implementate cu ajutorul unor numărătoare și temporizatoare
virtuale, simulate prin tehnici software.
Implementarea tehnologică a automatelor programabile poate fi realizată în structuri
monobloc sau în structuri modulare.
În structurile monobloc intrările și ieșirile sunt integrate în aceeași unitate. Pe de altă
parte structurile modulare permit montarea s uplimentară a unor module prin care se lărgește
setul (numărul) de semnale prelucrate sau care îmbogățesc gama funcțiilor : module de
intrare/ieșire digitale și/sau analogice, module de poziționare, module de comunicație etc.

– 39 –

a) Structură monobloc b) Structură mod ulară
Figura IV -5.

Proiectate ca înlocuitoare ale releelor, limbajul de programare conceput a fost inspirat
din diagramele aplicații lor conduse prin relee, adresat electricienilor și numit ca atare: Ladder
Diagram (diagrame tip scară marinărească). Această decizie a fost una strategică pentru a nu
impune o recalificare profundă a personalului disponibil.

Figura IV -6. Transpunerea unui „program” convențional într -un program LADDER

– 40 –
Ladder Diagram (LADDER) este un limbaj de programare grafic. În cea mai simplă
formă a sa, un program LADDER este asemănător cu imaginea unei diagrame de circuit electric
de tip american. Aceasta este sim ilară cu diagrama de circuit electric germană (standard DIN)
dar se citește de la stânga la dreapta.
Elementele principale din LADDER sunt contactele (contacts) și bobinele de releu
(coils), în diferite forme și care au diferite semnificații. Ele sunt leg ate într -o secvență logică
cu ajutorul unor trasee grafice numite rungs și branches care sunt similare cu conductoarele de
legătură din circuitele electrice convenționale.

– 41 –
Capitolul V. AUTOMATUL PROGRAMABIL LOGO!
V.1. Generalități
Microautomatul programabil ( AP) LOGO! a fost lansat pe piață de firma Siemens în
anul 1996. De atunci acesta a devenit foarte popular în întreaga lume. Datorită integrării unui
număr mare de funcții la un preț extrem de economic în raport cu automatele programabile
convenționale, µAP LOGO! este în măsură să ofere soluții pentru o mare diversitate de aplicații
casnice și industriale. Gama variată de module funcționale din seria LOGO! îi permite să fie
extrem de versatil în configurarea pentru o gamă vastă de sarcini de automatizare.
Modulul LOGO! este un sistem programabil de comandă de dimensiuni mici. Acest
echipament înlocuiește numeroase echipamente convenționale precum: relee, contacte
auxiliare, mecanisme de tip ceasornic, numărătoare și comparatoar e analogice. Aceasta se
realizează prin executarea unui program din blocuri funcționale predefinite.

Figura V -1. µAP Siemens LOGO!

– 42 –
Avantajele utilizării acestui µAP:
 LOGO! este un modul logic universal datorită integrării în soft a diverselor
componen te: relee, contacte, comparatoare, numărătoare, ceasuri;
 LOGO! se prezintă sub forma unui dispozitiv compact ce poate fi montat în locuri cu
spațiu restrâns;
 LOGO! prezintă flexibilitate la modificare; astfel, în cazul în care se dorește folosirea
modululu i pentru realizarea unei alte aplicații nu este necesară modificarea circuitului,
ci doar reprogramarea modulului;
 Simplitatea cu care este realizat circuitul și programul executat;
 LOGO! este o soluție cu preț mic pentru problemele simple de automatizare;
 Sunt disponibile multe funcții speciale care permit o dezvoltare rapidă a programelor;
 În caz că dotarea modulului LOGO! de bază nu este suficientă, acesta poate fi extins
prin adăugare de module de intrări/ieșiri sau de comunicație; Acesta poate adresa un
număr de maxim 24 intrări digitale, 8 intrări analogice, 16 ieșiri digitale și două ieșiri
analogice;
 Programul poate fi editat atât pe modulul logic cât și prin intermediul unui calculator;

Figura V -2. Module de interfațare din familia LOGO!

– 43 –
V.2. Structura unui µAP LOGO!
Structura unui LOGO! 12/24 RC precum și a unui modul de expansiune compatibil cu
acesta este prezentată în figura următoare:

Figura V -3.
1. Alimentare 12/24 V
2. Intrări (analogice sau digitale)
3. Ieșiri (analogice sau digitale)
4. Interfa ță pentru card de memorie
5. Butoane de configurare
6. Display cu lumină de fundal
7. Indicator RUN/STOP
8. Interfață de expansiune
9. Pini mecanic
10. Mufe mecanice

– 44 –
Pentru extinderea sistemului de interfațare, se utilizează module de expansiune aparținând
aceleiași clase de tensiune; pentru evitarea extinderii eronate există pini mecanici și mufe
mecanice de compatibilitate.

Tabel V -1. Extinderea capacității de interfațare a modulului LOGO!

V.3. Modalitatea de conectare
Sursa de alimentare este conectat ă la modul la bornele L+ și M.

Figura V -4. Modul de alimentare a sursei de alimentare la modul

Senzorii compatibili se pot lega direct la intrările I1 … I8. Intrările acestui dispozitiv nu
sunt izolate și necesită prin urmare un potențial de referință comun (masă). La LOGO!
12/24 RCE se pot conecta semnale analogice cu valori între tensiunea de alimentare și
masă, dar acestea sunt măsurate doar până la 10 volți.

– 45 –

Figura V -5. Modul de conectare a intrărilor numerice și analogice la modul

Conectarea semnalel or de ieșire depinde de tipul canalelor. În cazul canalelor de ieșire
bazate pe contact de releu, contactele sunt izolate pe potențialul sursei de alimentare. În
acest caz conectarea elementelor de execuție binare se conectează după următoarea schemă:

Figura V -6. Conectarea elementelor de execuție binare la canalele de ieșire de tip releu

Pe de altă parte, atunci când canalele de ieșire sunt realizate cu tranzistoare nu este
necesară sursă de alimentare pentru energizarea elementului de execuție binar. În acest caz
conectarea sarcinii se realizează ca în figura următoare. Ieșirile sunt protejate la
suprasarcină și la scurtcircuit. Sarcina maximă comutată este de 0,3 A.

– 46 –

Figura V -7. Conectarea elementelor de execuție binare la canalele de ieșire cu tran zistoare

V.4. Funcții
LOGO! dispune de numeroase funcții pentru modul de programare. Pentru a menține o
privire de ansamblu, acestea au fost organizate în categorii separate. Aceste categorii sunt:
 Co: categoria conectorilor;
 GF: categoria funcțiilor de bază;
 SF: categoria funcțiilor speciale;
 BN: categoria blocurilor refolosibile configurate în program -include blocurile care au
fost create în LOGO!

V.4.1. Constante și conectori (Co)
Constantele și conectorii sunt reprezentate de intrări, ieșiri, varia bile sau niveluri de
tensiune constante.
A. Intrări

A1. Intrări numerice:
Intrările numerice sunt identificate prin simbolul I. Numărul intrării (I1, I2, …) în cazul unității
de bază LOGO! corespunde numărului înscris pe conectorul modulului. Intrările rapide I3, I4,
I5 și I6 ale versiunii LOGO! 12/24 RCE pot fi folosite pentru numărătoare rapide.
A2. Intrări analogice:
Versiunea LOGO! 12/24 RCE este echipată cu intrările I1, I2, I7 și I8 care pot fi programate și
pentru a fi folosite ca intrări analogi ce: AI3, AI4, AI1 și AI2. Modulele LOGO! pot fi
configurate pentru a folosi toate cele patru intrări analogice sau doar două dintre ele. Referirile
către intrările I1, I2, I7 și I8 sunt interpretate ca valori numerice pe când cele către intrările

– 47 –
AI3, AI4, AI1 și AI2 sunt interpretate ca valori analogice. Intrarea AI1 corespunde intrării I7
și AI2 corespunde intrării I8.
B. Ieșiri

B1. Ieșiri numerice:
Ieșirile numerice sunt identificate prin simbolul Q. Numărul ieșirii (Q1, Q2, …) în cazul unității
de bază LOGO! corespunde cu numărul înscris pe conectorul modulului.
B2. Ieșiri analogice:
Ieșirile analogice sunt identificate prin simbolul AQ. LOGO! 12/24 RCE nu are ieșiri analogice
pe modulul de bază (se pot obține prin adăugarea unui modul de extensie).
C. Variabile în memorie:
Variabilele din memorie sunt identificate prin simbolurile M sau AM. Sunt ieșiri virtuale, care
dau aceeași valoare pe care o primesc la intrare. LOGO! 12/24 RCE are 27 variabile numerice
și 16 variabile analogice.
D. Biții registrului d e deplasare:
LOGO! 12/24 RCE are 32 biți notați de la S1.1 la S4.8. Acești biți pot fi deplasați printr -o
instrucțiune specială.
E. Taste:
Sunt disponibile 4 taste de cursor pentru modulul de bază și 2 taste pentru selectare.
F. Nivele logice:
Nivelele logice sunt constante care pot avea valoarea „hi” sau „lo”.
G. Conector deschis:
Un conector deschis este identificat printr -un simbol „x” și indică de exemplu o intrare
neutilizată.
H. Intrări și ieșiri de rețea:
Intrările și ieșirile de rețea sunt semnale provenite d in alte dispozitive conectate în rețea cu
modulul LOGO!. Acestea sunt: intrări de rețea numerice NI1…NI64, intrări de rețea analogice
NAI1…NAI32, ieșiri de rețea numerice NQ1…NQ64 și ieșiri de rețea analogice
NAQ1…NAQ16.

– 48 –
V.4.2. Funcții de baz ă (GF)
Funcțiile de bază sunt reprezentate prin elemente logice simple ale algebrei booleene.

Figura V -8. Funcții de bază
Lista funcțiilor de bază conține blocurile de bază ce se pot utiliza într -un program. Tabelul
următor prezintă funcțiile de bază d isponibile:

Tabel V -2. Funcții de bază

– 49 –
V.4.3. Funcții speciale (SF)
Datorit ă diferenței de notație se observă imediat că există o diferență între funcțiile
speciale și funcțiile de bază. Funcțiile speciale (SF) conțin funcții de temporizare, funcții cu
reținere precum și multiple opțiuni de atribuire a parametrilor, care permit adaptarea
programului la cerințele utilizatorului.
Definirea intrărilor
Intrări logice
Aici pot fi găsite informațiile referitoare la conectorii ce pot fi utilizați pentru crearea unor
legături cu alte blocuri sau cu intrările unității LOGO!
 S (Setare)
Un semnal la intrarea S provoacă setarea ieșirii pe nivelul „1” logic;
 R (Resetare)
Semnalul de reset de la intrarea R are prioritate asupra celorlalte intrări, resetând toate
ieșirile;
 Trg (Declanșare)
Această intrare este folosită pentru a declanșa activarea unei funcții;
 Cnt (Numărător)
Această intrare este folosită pentru numărarea impulsurilor;
 Fre (Frecvență)
Semnalele de o anumită frecvență care trebuiesc analizate sunt aplicate acestei intrări;
 Dir (Direcție)
Această intrare determină direcția; un exemplu în acest sens este parametrul Dir al unui
numărător, care determină dacă numărătorul este crescător sau descrescător;
 En (Activare)
Această intrare activează un bloc fu ncțional. Când această intrare este 0, celelalte
semnale către blocul funcțional vor fi ignorate;
 Inv (Inversie)
Un semnal către această intrare inversează semnalul de ieșire al blocului funcțional;
 Ral (Resetare totală)
Toate valorile interne sunt resetate;
 Lap (Pentru funcția cronometru)
Un semnal către această intrare oprește cronometrul.

Intrări de parametri
Există intrări cărora nu li se aplică un semnal, ci li se configurează valorile relevante ale
blocurilor.
 Par (Parametru)
Acestei intrări nu i se va aplica un semnal; aici se stabilesc parametrii relevanți ai
blocurilor;
 No
Acestei intrări nu i se aplică un semnal; aici se configurează secvențele de timp;

– 50 –
 P (Prioritate)
Aceasta este o intrare deschisă. Aici se definesc prioritățile și se s pecifică dacă un mesaj
trebuie confirmat când modulul va fi în modul RUN.

Prezentarea funcțiilor speci ale
Funcțiile spec iale (SF) oferă activități frecvent necesare în programe, în plus față de
funcțiile de bază: temporizare, prelucrări analogice, etc. În continuare sunt prezentate funcțiile
speciale disponibile în modulul logic LOGO! 12/24 RCE:

Tabel V -3. Funcții speciale

– 51 –
Capitolul VI. UTILIZAREA SENZORILOR
VI.1. Introducere
Creșterea deosebită a complexității sistemelor automatizate de producție necesită utilizarea
unor componente care să fie capabile să primească și să transmită informații referitoare la
procesul de producție. Informațiile sunt recepționate, prelucrate și transmise mai departe de
către senzori. Se poate spune că fără senzori nu ar exista automatizare, aceștia fiind de o
importanță deosebită în controlul proceselor tehnologice.
Senzorii furnizează informațiile unei scheme electronice sub forma gene rală de variabile
de proces. Prin variabilă de proces se înțelege o mărime fizică ce caracterizează procesul
tehnologic ( temperatură, presiune, forță, umiditate, lungime, unghi de rotație, nivel, debit, etc).
Există senzori pentru majoritatea mărimilor fi zice care reacționează la una din aceste mărimi
și transmit semnale relevante.
Un senzor este un dispozitiv care transformă o variabilă fizică (temperatura, distanța,
presiunea) într -o variabilă diferită, mult mai ușor de evaluat (de obicei un semnal electric). Un
senzor nu trebuie să genereze neapărat un semnal electric. Spre exemplu, o supapă pneumatică
de protecție (releul pneumatic) generează un semnal de ieșire pneumatic, sub forma unei
schimbări de presiune.
Senzorii sunt dispozitive care pot funcționa atât prin mijloace de contact direct
(limitatoarele de capăt de cursă, butoane, senzorii de forță) cât și fără contact (senzori
ultrasonici reflectorizanți, senzori magnetici, detectoare în infraroșu, bariere de lumină, bariere
de aer etc).
Chiar și un simplu limitator de capăt de cursă sau un buton poate fi interpretat ca un senzor.
În primul caz limitatorul de capăt de cursă sesizează o poziție prestabilită, în vreme ce în cel
de-al doilea caz butonul sesizează acțiunea generată de ope rator.
În cadrul unui proces controlat, senzorii reprezintă „receptorii” care monitorizează evoluția
procesului, semnalizând starea curentă de funcționare, și transmit astfel de informații către alte
componente ale procesului.

Atunci când se u tilizează senzori este important să se cunoască diferitele tipuri de semnale
electrice de ieșire. Din acest punct de vedere senzorii se clasifică în cinci categorii:

– 52 –
 Tipul A – Senzori cu semnal de ieșire logic (semnal de ieșire binar);
Exemple: senzori de proximitate, senzori de presiune, senzori de tip bimetal. De regulă acești
senzori pot fi conectați direct la sistemele secvențiale de control.
 Tipul B – Senzori cu ieșirea în impulsuri;
Exemple: senzori incrementali liniari sau rotativi de măsurare a lung imii sau a unghiului de
rotație. Pentru prelucrarea ulterioară a informației sistemele de control trebuie să dispună de
contoare hardware și/sau software cu posibilitatea de lucru pe registre de dimensiuni mari.
 Tipul C – Senzori care au elementul sensibil cu ieșire analogică, fără electronică
integrată de amplificare și de conversie, care oferă semnale analogice de ieșire foarte
mici, neutilizabile imediat (de ordinul mV) sau un semnal care urmează a fi folosit doar
prin utilizarea de circuite suplimentare de condiționare;
Exemple: elemente piezorezistive sau piezoelectrice, celule termoelectrice, magnetorezistențe,
sonde de măsură a conductivității sau a pH -ului. Acești senzori sunt adesea utilizați în
aplicațiile din producția de serie, în care beneficiar ul își alege propriile soluții electronice de
condiționare a semnalului.
 Tipul D – Din această categorie fac parte senzorii cu ieșire analogică și electronică
integrată de amplificare și de conversie, furnizând astfel semnale de ieșire care pot fi
utilizat e imediat .
Exemple tipice de semnale de ieșire: 0 -10V, 1 -5V, -5-5V, 0 -20mA, 4 -20mA
 Tipul E – Această categorie include senzorii și sistemele de senzori cu semnal de ieșire
standardizate;
De exemplu, cu transmisie serială (RS -232-C, RS -422-A, RS -485) sau cu interfețe de date cu
magistrale de comunicație (Profibus).

După cum s -a văzut, senzorii analogici (de tip C sau D) sunt senzorii care transformă o
mărime fizică într -un semnal analogic, în general un semnal electric analogic, cum ar fi
tensiunea sa u curentul. Pe de altă parte, senzorii binari (de tip A) sunt senzorii care transformă
o mărime fizică într -un semnal binar, de regulă un semnal de comutare electric, de tip „ON”
sau „OFF” ( totul sau nimic). Un senzor analogic poate fi transformat oricând într-un senzor

– 53 –
binar dacă semnalul de la ieșirea acestuia este comparat cu o mărime de referință (de prag).
Transformarea unui senzor binar într -un senzor analogic este însă, în general, imposibilă.

VI.2. Senzori de temperatură
Temperatura este mărimea neelectrică cea mai des măsurată. Senzorii de temperatură
folosiți au o mare varietate, datorită gamei largi de temperaturi care se măsoară, precum și
preciziei cu care se măsoară într -un anumit domeniu. Eroarea de măsurare se datorează în
primul r ând efectelor de schimb de căldură dintre senzor și mediu. Evaluarea erorii de măsurare
se face prin calculul răspunsului senzorului, această eroare fiind cu atât mai mică cu cât
conducția termică senzor – corp este mai mare. O altă sursă de eroare poate f i încălzirea
senzorului datorită curentului propriu care trece prin senzor. Marea varietate a senzorilor se
datorează și caracteristicilor constructive sau a mediilor în care trebuie utilizate.
Fenomenele care stau la baza funcționării senzorilor de temperatură prezintă o mare
diversitate, spre exemplu conversia temperatură – mărime electrică, făcută de senzor, se
realizează pe baza efectelor produse de câmpul termic asupra diferitelor materiale sau
semiconductoare. Efectele produse de temperatură asu pra diferitelor corpuri cu care vin în
contact direct sau indirect sunt : dilatarea, variația conductivității electrice, modificarea
proprietăților magnetice, variația unei tensiuni electromotoare, variația intensității și a
spectrului radiației emise de co rp, precum și modificarea frecvenței de rezonanță a materialului.
Senzorii de temperatură trebuie să aibă și alte proprietăți, cum sunt : sensibilitate,
reproductibilitate, timp de răspuns mic, liniaritate pe un domeniu cât mai mare, montare și
interschimba re ușoară. Senzorii trebuie să fie protejați împotriva unor eventuale acțiuni
chimice sau fizice. Aceste protecții care se adaugă în timpul realizării senzorilor, duc la
scăderea performanțelor acestora.
Pentru a face o alegere corectă a senzorului de tem peratură, întâi trebuie analizate
cerințele legate de intervalul de temperatură în care trebuie să funcționeze, timpul de răspuns,
sensibilitatea, temperatura maximă la care va fi supus senzorul, timpul de utilizare, costurile .

– 54 –
Clasificarea senzorilor de temperatură
1. Senzori de temperatură cu termorezistoare
Termorezistoarele (RTD – resistance temperature detector) funcționează pe baza
creșterii rezistivității la creșterea temperaturii. Variația rezistenței conductoarelor
metalice crește proportional cu temperatura mediului. Metalele uzuale folosite la
realizarea termorezistoarelor sunt platina (între -200ᵒC și 850ᵒC), nichelul (între –
60ᵒC și 150ᵒC) și cuprul (între -50ᵒC și 150ᵒC).
2. Senzori de temperatură cu termocupluri
Termocuplurile sunt realizate din două fire de metale sau aliaje diferite, sudate
împreună la unul din capete, formând astfel joncțiunea de măsurare. Celelalte două
capete formează joncțiunea de referință.
3. Senzori de temperatură cu termistoare
Termistoarele sunt rezistoare dependente de t emperatur ă, realizate din oxizi
metalici sau din materiale semiconductoare.
4. Senzori integrați de temperatură
Spre exemplu termistoarele integrate cu peliculă subțire, termocupluri integrate,
tranzistoare integrate, traductoare integrate cu ieșire proportio nal cu temperature
absolută sau traductoare integrate de temperatură cu ultrasunete.
5. Senzori de temperatură cu infraroșu
Senzorii cu infraroșu măsoară temperature fără contact cu obiectul măsurat, cu un
timp de răspuns de ordinul ms.
6. Pirometre
Pirometrele se folosesc la măsurarea temperaturilor mari, peste 1000ᵒC, pe baza
radiațiilor totale, parțiale sau monocromatice emise de corpurile măsurate.
7. Senzori de temperatură cu fibre optice
Senzori de temperatură cu fibre optice permit măsurarea fără contact a
temperaturilor mari, de până la 1800ᵒC. Există două variante de senzori de
temperature cu fibră optică:

– 55 –
– cu sensor tip sond ă din fibră optică : au timp de răspuns de ordinul 0,5 s și acuratețea
de ± 0,5%.
– cu fibră optică dispusă în buclă, în tot spațiul măsur at: pot detecta variații de 1ᵒC și
au lungimi de zeci de km (în clădiri mari, tunele, etc.).

VI.3. Măsurarea umidității
Poate fi realizat ă prin m ăsurarea diferen ței de temperatur ă, modific ării capacit ății (cu
ajutorul higristoarelor), sau a modificarii rezisten ței.
Punctul de roua ă – temperatura la care umiditatea începe s ă se formeze pe o suprafa ță,
și indic ă saturarea în propor ție de 100% a aerului cu umiditate.
Umiditatea absolut ă – exprim ă o măsură reală a cantit ății de vapori de ap ă in aer.
Umiditatea relativ ă – procentul de umiditate în aer comparat cu o cantitate anterioar ă
pe care o poate con ține aerul.
Umiditatea sau conținutul de apă al solului, este cantitatea de apă care se află legată în mod
fizic de pământ, în momentul când se face recoltarea și care se evaporă la 105°C. Umiditatea
solului depinde de climă, natura și înclinația solului și de vegetație. Alături de temperatură,
umiditatea solului influențează, în mare măsură , activitatea biologică și deci posibilitatea de
autopurificare.
Pentru determinarea umidității sunt utiliz ate:
 metode radioactive de măsurare care folosesc sonde cu neutroni ce se înfig direct în
sol;
 metode conductometrice ale căror electrozi sunt introduși în sol, conductivitatea
electrică fiind influențată de umiditate.

– 56 –
Capitolul VII. AUTOMATIZAREA UNEI SERE CU AJUTORUL AP
LOGO!
Se pune problema realiz ării unui panou de comandă pentru o seră de mici dimensiuni
care să îndeplinească următoarele cerințe:
 Se poate selecta modul de funcționare :
 Mod manual
 Mod automat
 Să fie vizibil modul de funcționare selectat cu ajutorul a două lămpi;
 În modul manual , prin intermediul a două butoane să se poată acționa sistemul de
ventilație al serei și sistemul de irigare;
 În modul automat , cu ajutorul unui senzor de temperatură să poată fi acționat sistemul
de ventilație în momentul în care temperatura din interiorul serei depășește un anumit
nivel și să fie oprit când nivelul de temperatură scade sub un anumit nivel selectat din
program, ia r cu ajutorul uni senzor de umiditate al solului să se acționeze sistemul de
irigare în momentul în care solul devine uscat.
VII.1. Realizarea proiectului

– 57 –

După achiziționarea tuturor componentelor o primă etapă a realizării acestui proiect a
constat în montarea butoanelor, lămpilor și a cheiei selectoare pe ușa panoului urmate de
montarea pe placa metalică din interiorul panoului a șinei DIN, a canalului pen tru cablu precum
și a presetupelor în partea inferioară a panoului pentru introducerea cablurilor în panou.

După organizarea tuturor componentelor în interiorul panoului , am început realizarea
cablajului .

– 58 –

În partea de jos a plăcii metalice am atașat un șurub conectat la împământare pentru a
elimina pericolul electrocutării.
Intrările și ieșirile AP LOGO! au fost conectate în felul următor:
 I1: Buton acționare pompă
 I2: Buton acționare ventilator
 I3: Cheie selectoare Mod manual
 I4: Cheie selectoare Mod automat
 I7: Senzor de temperatură
 I8: Senzor de umiditate sol
 Q1: Lampă mod manual
 Q2: Lampă mod automat
 Q3: Ventilator
 Q4: Pompă
În următoarea etapă am asamblat mini sera cu cele două ventilatoare atașate în partea
opusă deschiderii panourilor pentru a putea împinge aerul cald în exteriorul acesteia. În
interiorul serei au fost montați și cei doi senzori de temperature și de umiditate a solului.

– 59 –
Senzorul de temperatură LM35
Seria LM35 sunt circuite de precizie a c ăror tensiune de ieșire este direct proporțională
cu temperatura exprimată în grade Celsius. LM35 are astfel un avantaj față de alți senzori de
temperatură liniari calibrați în grade Kelvin, deoarece utilizatorul nu mai este nevoit să
folosească constante pentru a obține o scalar e convenabilă în grade Celsius.

Caracteristici:
 Calibrare directă în grade Celsius;
 Precizie garantată de 0,5șC la +25șC;
 Gama de măsurare de la -55șC la +150șC;
 Tensiune de alimentare de la 4V până la 30V;
 Curentul consumat 60 µA;
 Auto -încălzire în timpul funcționării 0,08șC (capsula aflată în aer).

Tensiunea de ieșire a senzorului este egală cu 10mV/ șC.

– 60 –
Senzorul de umiditate sol FC -28
Senzorul de umiditate a solului FC -28 este format din două sonde utilizate pentru a
măsura volumul de apă existent în sol.

Cele două sonde permit trecerea curentului de la una către cealaltă prin intermediul
solului, reprezentând rezistența pentru a măsura umiditatea. Atunci când în sol este o cantitate
mare de apă, rezistența este mică iar conductivitatea electrică este mare. Dacă solul este uscat,
rezistența solului are o valoare mare și astfel conductivitatea electrică este scăzută.
Specificații:
 Tensiunea de alimentare între 3.3V și 5V;
 Tensiunea de ieșire între 0V și 4.2V;
 Semnal de ieșire: digital sa u analogic;
 Curentul consumat 35mA;
Intrările și ieșirile senzorului FC -28:
 VCC: Tensiune de alimentare;
 GND: Masă (împământare);
 AO: Ieșire analogică
 DO: Ieșire digital ă
Senzorul este însoțit de o placă PCB ce conține comparatorul LM393 și un
potențiometru digital.

– 61 –
Potențiometrul digital
Un potențiometru reprezintă o rezistență variabilă. Ca potențiometrele analogice,
potențiometrele digitale sunt utilizate pentru a scala sau pentru a regla rezistența unui circuit.

Rezistența de la ieșirea potențiometrului variază în funcție de intrările digitale. Acesta
este cunoscut și ca un convertor digital -analogic rezistiv. Potențiometrul digital al senzorului
de umiditate FC -28 acționează cu o rezoluție mică asupra convertorului digital -analogic care
ajustează sensibilitatea senzorului.

Comparatorul LM393
Un comparator este un dispozitiv electronic care compară două tensiuni sau doi
curenți și oferă un semnal digital către ieșire. Acesta arată care dintre cele două valori
comparate este mai mare. Un comparator are cel puțin două intrări și o ieșire.

– 62 –
Configurația pinilor:

– 63 –
Schema electrică a montajului:

– 64 –
VII.2. Implementarea programului
Pentru a programa AP LOGO! am utilizat programul LOGO! Soft Comfort V8.2, un
program dedicat doar produselor LOGO!.
 Pentru selectarea regimului de funcționare schema ladder este următoarea:

În momentul în care cheia selectoare este poziționată către stânga, adică intrare a I3, va fi
selectat regimul de funcționare manual și o lampă de pe panou, ieșirea Q1, va confirma acest
lucru.
În momentul în care cheia selectoare va fi poziționată către dreapta, intrarea I4, va fi selectat
regimul de funcționare automată și în acest ca z o altă lampă de pe ușa panoului, ieșirea Q2, va
confirma acest lucru.
 Utilizarea modului manual de funcționare

Atunci când cheia selectoare este poziționată pe modul manual se vor putea utiliza cele
două butoane de pe ușa panoului, Buton acționare pompă (I1) și Buton acționare ventilator (I2)
pentru a putea comanda elementele de execuție (Sistemul de irigare și Sistemul de ventilare).

– 65 –
 Utilizarea modului automat de funcționare

Dacă este selectat modul automat de funcționare, semnalul analogic primi t de la cei doi
senzori din interiorul serei, Senzor de umiditate sol (AI1 -I7) și Senzor de temperatură
(AI2 -I8), este prelucrat de Funcția Specială Analog threshold trigger . Cele două elemente de
execuție vor fi comandate în funcție de ieșirea acestui bloc.
 Acționarea elementelor de execuț ie

Dacă una din cele două condiții de funcționare este îndeplinită rezultă funcționarea
concomitentă sau separată a celor două elemente de execuție externe (Pompă, Ventilator).

– 66 –
Descrierea funcției Analog Tr eshold Trigger (Prag Declanșator analogic)
Ieșirea este setată și resetată cu ajutorul a două praguri declanșatoare configurabile.

Diagrama de timp:

Descrierea funcțională: Funcția preia semnalul analogic pe intrarea Ax. Valoarea
actuală a parametrului Ax se obține prin înmulțirea acestuia cu parametrul A „Amplificare” și
Simbol LOGO! Conexiuni Descriere

Intrarea Ax Semnalul analogic de analizat se va aplica intrării Ax. Se
pot folosi următoarele semnale analogice:
 AI1 … AI8
 AM1 … AM16
 NAI1 … NAI32
 AQ1 … AQ2
 NAQ1 … NAQ16
 Blocuri funcționașe cu ieșire analogică
Parametri A: Amplificarea; valori între 00.00 … 10.00
B: Decalaj de zero; valori între -10.00 0 … +10.00 0
On: Prag de setare; valori între -20.000 … +20.0 00
Off: Prag de resetare; valori între -20.000 … +20.000
P: Numărul de zecimale: valori între 0, 1, 2 ,3.
Ieșirea Q Q este setat și resetat când se ating pragurile declan șatoare.

– 67 –
adăugarea valorii parametrului B „Decalaj” la rezultatul înmulțirii astfel : (Ax* Amplificare)
+Decalaj = valoarea actuală a lui Ax.
Ieșirea Q este setată și resetată în funcție de pragurile declanșatoare.
Modalitate de calcul:
 Dacă valoarea Pragul de Setare ≥ Pragul de Resetare atunci:
Q=1 dacă valoarea actuală a lui Ax > On (Pragul d e Setare)
Q=0 dacă valoarea actuală a lui Ax ≤ Off (Pragul de Resetare)
 Dacă Pragul de Setare < Pragul de Resetare atunci:
Q=1 daca On (Pragul de Setare) ≤ valoarea actuală a lui Ax < Off (Pragul de Resetare)

– 68 –
ANEXE

Pentru realizarea acestui proiect s -au utilizat următoarele componente:
 Mini seră (100 x 50 x 50 x 30 cm)

 Panou electric ABS VISION (60 x 40 cm)

 Siemens LOGO! 12/24 RC

– 69 –

 3 x Priza tablou Schneider

 Surse de alimentare (24V, 12V, 5V)
 6 x Siguranta automata 6A, 1 A

 Selector cu două poziții pentru panou

– 70 –

 2 x Butoane pentru panou

 2 x Lampă de panou

 Clema terminală pe șină tip WEI 2.5 mm

– 71 –

 2 x Ventilator alimentat la 12 V cc

 Mini pompă de apă submersibilă alimentată la 5V cc

– 72 –
 Modul cu sensor de umiditate a solului

 Senzor de temperatură LM35

 Șină DIN ( GAMA)

 Canal pentru cablu

– 73 –

 Presetupe

– 74 –
CONCLUZII
Modulul LOGO! este un sistem programabil de comandă de dimensiuni mici. Acest
echipament înlocuiește numeroase echipamente convenționale precum: relee, contacte
auxiliare, mecanisme de tip ceasornic, numărătoare și comparatoare analogice. Aceasta se
realizează prin executarea unui program din blocuri funcționale predefinite.
Avantajele utilizării acestui µAP:
 LOGO! este un modul logic unive rsal datorită integrării în soft a diverselor
componente: relee, contacte, comparatoare, numărătoare, ceasuri;
 LOGO! se prezintă sub forma unui dispozitiv compact ce poate fi montat în locuri cu
spațiu restrâns;
 LOGO! prezintă flexibilitate la modificare; astfel, în cazul în care se dorește folosirea
modulului pentru realizarea unei alte aplicații nu este necesară modificarea circuitului,
ci doar reprogramarea modulului;
 Simplitatea cu care este realizat circuitul și programul executat;
 LOGO! este o soluție cu preț mic pentru problemele simple de automatizare;
 Sunt disponibile multe funcții speciale care permit o dezvoltare rapidă a programelor;
 În caz că dotarea modulului LOGO! de bază nu este suficientă, acesta poate fi extins
prin adăugare de module de in trări/ieșiri sau de comunicație; Acesta poate adresa un
număr de maxim 24 intrări digitale, 8 intrări analogice, 16 ieșiri digitale și două ieșiri
analogice;
 Programul poate fi editat atât pe modulul logic cât și prin intermediul unui calculator;

– 75 –
Bibliografie

1. V.Horga, T.Ganciu, Identificarea sistemelor continue, Teorie și aplicații, Editura
Politehnium Iași, 2009
2. Cărare Ilie, Controlul secvențial al unei stații de manipulare cu două grade de
libertate, 2012
3. Megyeri Szabolcs, Sere de grădină, Editura Casa, 2014
4. http://blog.seretransilvania.ro/automatizarea -sistemului -de-ventilare -in-sere-si-
solarii/
5. https://www.gazetadeagricultura.info/constructii -instalatii -echipamente/sere –
solarii/constructie -sere-si-solarii.html
6. https://www.hornbach.ro/cms/ro/ro/proiecte/amenajari_gradini/irigarea_gradini
i/irigarea_automata/irigarea_automata.html

– 76 –
UNIVERSITATEA TEHNICĂ "GHEORGHE ASACHI" DIN IAȘI
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ, ENERGETICĂ ȘI INFORMATICĂ APLICATĂ

DECLARAȚIE DE ASUMARE A AUTENTICITĂȚII
LUCRĂRII DE LICENȚĂ

Subsemnatul …………………………………………………………………………………………………………….. .,
legitimat cu C.I. seria ………..nr. ………………….,
autorul lucrării
………………………………………… ……………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………….. …………………..
………………………………………………………………………………………………………………….. ……………..
………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..

elaborată în vederea susținerii examenului de finalizare a studiilor de licență organizat de către
Facultatea de Inginerie Electric ă, Energetic ă și Informatic ă Aplicat ă din cadrul Universității
Tehnice „Gheorghe Asachi ” din Iași,
sesiunea …………………………………. …………………………. ………. a anului universitar …………….,
luând în considerare conținutul Art. 34 din Codul de etică universitară al Universității Tehnice
„Gheorghe Asachi ” din Iași (Manualul Procedurilor, UTI.POM.02 – Funcționarea Comisiei de
etică universitară), declar pe proprie răspundere, că această lucrare este rezultatul propriei
activități intelectuale, nu conține porțiuni plagiate, iar sursele bibliografice au fost f olosite cu
respectarea legislației române (legea 8/1996) și a convențiilor internaționale privind
drepturile de autor.

Data Semn ătura