Configurarea Automatului Programabil

Introducere

Automatele programabile sunt structuri destinate conducerii proceselor industriale la realizarea cărora s-a urmărit eliminarea în cât mai mare măsură a structurilor logicii cablate și înlocuirea acestora cu structuri logicii programabile cum ar fi :

Memoriile semiconductoare ;

Rețele logice programate;

Structurile de automat programabil asociază configurației de conducere o interfață de dialog cu operatorul permițându-i acestuia configurarea regimurilor de lucru și intervenții în situații speciale.

Există mai multe criterii de clasificare a automatelor de programabile. Cel mai utilizat este cel al dimensiunii magistralei de date.

După acest criteriu automatele programabile se pot clasifica după

următoarele criterii :

Automatele programabile cu programare la nivel de bit, la care magistralele de date au capacitate de memorie de un bit iar prelucrarea se efectuează asupra unor operanzi de un bit;

Automatele programabile cu prelucreare informației la nivel de un cuvânt la care se efectueaza operații aritmetice de ‘n’ biți, magistrala de date e dimensionată corespunzător :

Automatele programabile mixte, conțin două unități aritmetico-logice care pot lucra cu două operanzi de un bit respectiv de un cuvânt;

Automatele programabile care lucrează la nivel de bit implementează structuri complete de automate finite permițând o serie de extensii funcționale de tipul : calcul aritmetic, temporizări, contorizări.

Automatele programabile de acest tip îndeplinesc sarcini de conducere proprii echipamentelor de comanda discretă a proceselor industriale, permițând detectarea schimbărilor valorilor unor semnale furnizate de elemente de tipul: butoane cu menținere, butoane cu auto revenire, comutatora basculante, limitatoare de cursă.

Prelucrarea informațiilor furnizate de aceste elemente se efectuează pe baza unui program înscris în memoria automatului în vederea emiterii semnalelor de ieșire care comanda elemente de tipul: contacte releelor, electroventilelor și elementelor de semnalizare.

Capitolul 1. Descrierea aplicației

La început ștampilele și etichetele au fost așezate manual pe tălpi interioare a pantofului de către muncitori, ceea ce a fost o muncă foarte dificilă și foarte lentă. Din această cauză producătorii nu au putut să producă pantofi într-un volum foarte mare.

Cu timpul, pentru a satisface nevoile clienților, producătorii de pantofi au fost nevoiți să mărească producția, să producă mai multe modele de pantofi, cu un cost mai redus, dar păstrând în același timp și calitatea acestora. Acest lucru a fost posibil doar prin introducerea unor elemente electronice, electromecanice, pneumatice. Inițial aceste componente au fost comandate prin elemente convenționale (relee, butoane). Însă întreținerea mașinii implica costuri mari și după orice modificare în funcționarea echipamentului operatorii trebuiau instruiți din nou.

După introducerea în industrie a automatelor programabile pentru a înlocui circuitele convenționale cu cele secvențiale, aceste echipamente au prezentat numeroase avantaje. Intrările respectiv elementele de execuție (ieșirile) sunt comandate printr-un program încărcat în memoria automatului programabil care asigură o funcționare mai sigură, mai fiabilă și costurile de întreținere sunt mai reduse. Operatorul poate să comunice cu automatul programabil prin HMI (human machine interface), touch screen sau pupitru de comandă, de unde poate controla întregul proces tehnologic. Astfel AP –ul poate furniza informații utile pentru operator (alarmă, defecțiune) despre starea mașinii. În acest capitol voi prezenta funcționarea mașinii de ștampilat și etichetat utilizând un automat programabil de tip S7-300 cu microprocesor CPU 315-2DP din familia AP – lor SIEMENS. Această mașină are ca prima componentă o masă rotativă, masa fiind acționată de un motor cu parametri de lucru 230-400V la 50Hz cu o putere de 0.55KW (Fig 1.1) .

Fig. 1.1. Schema de conectarea a motorului principal(Anexa 1-2)

Motorul este conectat la masa printr-un reductor 1:6, acesta însemnând că până când motorul face o rotație completă, masa se va deplasa doar cu o poziție. Sertarele sunt bine poziționate pe masă la o distanță egală de 60 de grade astfel suma totală a gradelor este de 360 de grade (un cerc întreg). Rotația completă a motorului, respectiv deplasarea mesei pe o nouă poziție se va monitoriza cu câte un senzor inductiv cilindric având următoarele caracterisitici: senzorul nu intrã în contact direct cu materialul, nu se uzeazã, protecție IP67 , gama de temperaturã: -20 … +80 C, alimentare DC sau AC, sau 3 fire, NO/NC (inductivi), Cu sau fãrã conector pe cablu, Protecție la scurtcircuit și la inversarea polaritãțtii .

De asemenea, au fost folosiți 4 senzori optici M18 pentru sesizarea materialului la fiecare stație care are cu următoarele caracteristici: Reglarea sensibilitãții, ieșire NPN și PNP, Protecție IP67 (la anumite tipuri), Gama de temperaturã: -20 … +60 C, Alimentare DC sau AC, Cu sau fãrã conector pe cablu, protecție la scurtcircuit și la inversarea polaritãții, semnalizare opticã cu LED.

Masa rotativă deservește cinci stații: o stație de ștampilat, o stație de etichetat, o stație de călcat, o stație de magazionare și o stație de ridicat material final așa cum s-a arătat în Fig 1.2:

Fig 1.2. Schema de prezentare a mașinii de ștampilat și etichetat

1.1. Stația de ștampilat

Este alcătuită dintr-un motor care înainte de fiecare ștampilare poziționează folia într-o poziție nouă pentru a înlătura folosirea foliei în aceeași poziție.

Procedura de ștampilare se efectuează la căldură 150 de grade celsius cu o rezistență de încălzire avînd o putere de 500 W. Temperatura rezistenței se măsoară cu o termorezistență de tip PT 100. Această rezistență este așezată pe un cilindru pneumatic cu care se comandă ștampilarea materialului pirn presare la căldură (Fig 1.3).

a. b.

Fig 1.3. Stația de ștampilat: a). Schema de conectare a motoruluide foliat(Anex 1-2)

b). Schema de comandă a cilindrului pneumatic de ștampilat

1.2 Stația de etichetat

Procesul de etichetare se realizează prin executarea succesiunilor de comandă a 6 cilindri pneumatici.

Prezența materialului este sesizată de către un senzor optic cilindric. Dacă există material, primul cilindru înaintează eticheta către un al doilea cilindru de apucare care, împreună cu un dispozitiv de prindere etichetă, rămâne în această poziție până când un alt cilindru execută tăierea la mărimea prestabilită de către tehnolog (Fig 1.4).

După așezarea etichetei pe material, eticheta va fi fixată temporar la o temperatură de 180 de grade celsius, măsurată de către o termorezistență de tip PT 100.

Și în acest caz reglarea temperaturii a fost realizată cu ajutorul unei rezistențe de încălzire cu o putere de 350W.

1.3 Stația de călcat

La această stație se realizează lipirea definitivă a etichetei pe material cu ajutorul unui cilindru pneumatic (Fig 1.5). Lipirea se va executa la o temperatură de 200 de grade celsius, cu ajutorul unei rezistențe de căldură cu o putere de 800W, temperatura fiind măsurată de o termorezistență de tip PT 100.

Avantajul acestei metode de ștampilare, etichetare respectiv de călcare la căldură constă în eliminarea folosirii substanțelor toxice provenite de la diferite tipuri de lipici care poate dăuna sănătatea muncitorilor.

Fig 1.4. Schema de comandă a cilindrului pneumatic de etichetat

Fig. 1.5. Schema de comandă a cilindrului pneumatic de călcat

1.4. Stația de magazionare material

Materialul după ce a trecut prin toate procesele (de ștampilare, de etichetare, de călcare), intră în stația de magazionare produselor finite, prin acționare unui cilindru pneumatic care coboară până la sertarul de pe masă. Materialul este prins de un dispozitiv de prindere prin vid și după aceea este mutat tot prin ajutorul unui cilindru pneumatic în magazinul de materiale (Fig. 1.6).

Fig. 1.6. Schema de comandă a stației de magazionare

1.5. Stația de amplasare, corecție și ridicare material

La această stație se efectuează alimentarea sertarelor cu materiale, respectiv posibilitatea de corecției a poziției materialului pe sertar. Al treilea cilindru ajută la ridicarea produsului finit de pe sertar și poziționarea acestuia în magazie (Fig. 1.7).

Fig. 1.7. Schema de comandă a stației de amplasare, corecție și ridicare material

Presiunea necesară pentru alimentarea cilindrilor pneumatici a fost asigurată de un compresor acționat de un motor electric, având posibilitatea de reglarea debitului de acționare și de revenire pentru fiecare cilindru în parte (Fig. 1.8 a )

.

a. b.

Fig. 1.8. Schema de comandă a presiunii și a senzoruluide presiune:

a). Comanda presiunii; b). Senzor electric de presiune

Pentru măsurarea presiunii am folosit un senzor electric de presiune, de tip PY7003. Când scade presiunea, va porni motorul care antrenează compresorul, crescând astfel presiunea la valoarea stabilită. Schema de conexiune este prezentată în figura 1.8 b.

Pentru comandarea mașinii de față se poate folosi un MP370 touch screen (windows based panel) la care interfața de comunicare este realizată prin rețea industrială Profibus.

Diferența dintre metoda folosită față de un pupitru de comandă clasică (cu butoane, becuri de semnalizare) este avantajul de programare rapidă și modificarea configurației ecranului în orice moment la cerera clientului cu costuri relativ reduse.

Pe ecranul senzitiv pot fi instalate diferite câmpuri de semnalizare (barieră fotoelectrică, ușa de protecție, senzor etichetă, stop de urgență, avarie, presiune, temperatură), ca operatorul să fie avertizat și să ia măsuri pentru remedierea defecțiunii.

După pornirea automatul programabil, de pe ecran se va selecta unul din cele două moduri de funcționare: modul automat, și modul manual.

Ca mașina să funcționeze în modul automat, automatul trebuie să se asigure că nu există defecțiune: stopul de urgență nu este apăsat, ușa de protecție de la stația de etichetare este închisă și nu avem nici un obstacol în fața barierei electrice.

După ce s-a selectat modul automat, programul verifică condițiile inițiale necesare pentru a porni în acest mod. Verifică dacă mașina este alimentată cu etichetă pentru stația de etichetat și folie pentru stația de ștampilat, toți cilindri pneumatici sunt în poziție inițială, (senzorii de pe fiecare cilindru aflat în diferite stații sunt activi), verifică de asemenea presiunea necesară pentru funcționarea cilindrilor pneumatici în condiții optime, verifică dacă toate termorezistențele indică temperatura optimă pentru ștampilare, etichetare și de călcare, ceea ce înseamnă că toate rezistențele de încălzire sunt decuplate. În caz contrar, se așteaptă ca fierul de călcat să ajungă la temperatură optimă.

Dacă operatorul s-a asigurat că toate condițiile sunt satisfăcute poate comanda alimentarea sertarului cu material prin apăsarea unui buton care comandă cilindrul pneumatic. Există de asemenea posibilitatea de a comanda un alt cilindru pentru o corecție ulterioară a poziției materialului pe sertar.

După ce se confirmă retragerea cilindrilor în poziția inițială (prin senzori de poziție inițială), se comandă motorul pentru a aduce masa într-o poziție nouă, pentru ca operatorul să poate asigura o alimentare continuă mașinii cu materiale. Atingerea poziției noi este indicată de un senzor optic (senzor sertar).

Stația de ștampilare va începe să lucreze doar dacă primește o confirmare de la senzorul material că pe sertarul care urmează există material. Procedura începe cu aducerea într-o poziție nouă a foliei de ștampilat, și continuă cu imprimarea simbolului (modelul, mărimea pantofului) cu ajutorul unei matrițe.

În procedura de etichetare se efectuează lipirea temporară a etichetelor pe materiale ștampilate sau neștampilate. La terminarea etichetei operatorul este avertizat de către senzorul etichetă, caz în care se comandă oprirea procesului atâta timp cât se alimenteză din nou cu etichete.

Putem spune că procedura de călcare este ultima stație, unde se realizează fixarea definitivă a etichetelor și a ștampilelor la căldură printr-un cilindru pneumatic.

În ultima fază materialele finite sunt ridicate și așezate într-un depozit de către o stație, de depozitare.

După aceste operații prin repoziționarea mesei procesul se va relua de la început cu așezarea cu noilor materiale pe sertare.

Modul manual se poate folosi în cazul descris de mai sus, atunci când apare o defecțiune sau atunci când se va executa întreținerea periodică sau se dorește calibrarea componentelor electronice, electromecanice sau pneumatice.

După selectarea modului manual al automatului programabil există posibilitatea de a comanda fiecare componentă în parte prin activarea câmpului asociat al elementului de execuție, care rămâne în starea activă atâta timp cât operatorul ține apăsat butonul (Fig 1.9).

În cazul în care apare o defecțiune sau una dintre condițiile inițiale nu sunt satisfăcute, motorul principal se decuplează pentru a preveni posibile accidente, și pe monitor se afișează locul unde s-a întămplat prin semnalizare luminoasă.(câmpul care indică defecțiunea va fi aprins intermitent) (Fig 1.10)

Fig 1.10. Semnalizarea luminoasă avarie lipsă etichetă

Fig 1.11. Indicarea defecțiunii cilindrului de ștampilare

În figura 1.11 se observă că după ce a fost inițiată comanda de deplasare jos a cilindrului de ștampilat se va porni și o temporizare care monitorizează intervalul de timp în care cilindrul ajunge de la limitatorul de poziție inițială la limitatorul de poziție finală. Dacă acest interval de timp este depășit atunci se va indica starea cilindrului blocat (cauzată de pierdera presiunii, sau din cauza altor obstacole). Din acest moment automatul poate fi folosit doar în modul manual până când defecțiunea este remediată.

Realizarea conexiunilor fizice a barierei fotoelectrice, și a releului de pornire,sunt prezentate în ANEXA 1-7,8,9.

Capitolul 2. Prezentarea automatului programabil

Automatele programabile sunt sisteme de calcul special proiectate pentru controlul proceselor.

În funcție de gradul de flexibilitate și de folosire a automatelor putem distinge trei tipuri :

Compacte

Extensibile

Modulare

Automatele compacte sunt fixe din punct de vedere al flexibilității, deci nu pot fi extinse, ele au un număr limitate de intrări și ieșiri fixe, de obicei sunt folosite acolo unde aplicația necesită doar căteva intrări / ieșiri.

Automatele compacte extensibile permit adăugarea ulterioară a unui număr limitat de module de intrări-ieșiri.

Automatele modulare oferă cea mai mare flexibilitate: există o mare varietate de UC, de module I/O și de SB (sertar de bază) din care proiectantul poate să facă o configurație cât mai apropiată de cerințele aplicației.

Alegerea și selectarea acestor module și unități centrale se numește configurarea automatului programabil.

În această categorie putem aminti automate programabile din seriile S5, S7 de la SIEMENS.

Hardware–ul unui automat constă dintr-o UC bazată pe microprocessor sau microcontroler, o memorie, un număr de puncte de intrare (semnalele ce provin de la diferite tipuri de senzori și de la operator) și ieșiri (prin care se transmite comenzile către elementele de execuție) (Fig. 2.1).

Fig. 2.1. Structura tipică a unui automat programabil

Funcționarea lor este următoarea:

Unitatea centrală conține un processor, o unitate de calcul aritmetică și diferite tipuri de memorie. Gama de procesoare de către producătorii de AP este foarte diversificată (Motorola, Intel, Siemens).

Memoria unității este de două tipuri. Memoria ROM este utilizată pentru stocarea sistemului de operare al AP.

Procesoarele folosesc memorie de lucru de tip RAM care, este împărțită în mai multe blocuri având fiecare o utilizare specifică. Programul de lucru este stocat într-o memorie de tip FLASH, dimensiunile memoriilor diferind de la un tip de AP la altul.

Memoria RAM își pierde conținutul la întreruperea sursei de alimentare. De aceea, pentru menținerea programului și a datelor stocate în aceasta, AP trebuie să aibă prevăzută o sursă de alimentare auxiliară (baterie).

Module de intrare conțin unul sau mai multe circuite de intrare. Acestea sunt conectate la lumea exterioară și recepționează semnalele de la comutatoare, senzori. Semnalele citite pot fi discrete sau analogice. De regulă circuitele sunt implementate cu relee sau tranzistoare.

Modulele de ieșire conțin unul sau mai multe circuite de ieșire. Acestea transmit semnalele digitale sau analogice către diferite elemente de execuție.

Regiștrii de intrare sunt regiștri asociați intrărilor fizice. Valorile semnalelor de intrare sunt convertite în formă binară de către circuitele de intrare și memorate în acești regiștri. Pentru intrările de tip digital pot fi memorate două stări active/inactive; pentru mărimile analogice sunt convertite în unități de măsură inginerești.

Regiștrii de ieșire sunt regiștri asociați ieșirilor. Valoarea semnalelor este scrisă aici în formă binară, conversia într-un semnal electric fiind făcută de către convertoarele analog-numeric respectiv numeric-analog.

Regiștrii interni nu există fizic. Conțin relee simulate prin biți din regiștri și au fost introduse în scopul de a elimina releele fizice interne. Există regiștri speciali care sunt dedicați pentru anumit scop (unele sunt deschise, altele se activează doar la pornire).

Numărătoarele sunt numărătoare simulate, care pot fi programate să contorizeze impulsuri în ordinea crescătoare, respectiv descrescătoare.

Circuitele de temporizare sunt simulate software și contorizează perioadele de timp.

Memoria de date este de obicei folosită pentru aplicații matematice sau pentru manipularea datelor.

.În general UC cu memoria și modulele de intrări și ieșiri sunt plasate într-un sertar de bază (base, rack) care are rolul de a le încorpora într-o formă compactă și de a asigura comunicația între acestea. Unele sertare de bază includ și sursele de alimentare necesare funcționării modulelor.

Unitatea centrală de prelucrare conține unul sau mai multe microprocesoare care realizează calcule aritmetice și logice și asigură comunicația și interacțiunea cu celelalte componente.

2.1 Sursa de alimentare

Realizează adaptarea și conversia tensiunii alternative în tensiune continuă pentru alimentarea diferitelor elemente ale AP.

În această lucrare am folosit o sursă de alimentare de tip PS 307 10A care poate furniza o tensiune pentru alimentarea elementelor conectate la intrări și ieșiri (senzori, elemente de execuție etc) (Fig 2.2).

Fig. 2.2. Schema de conectarea a sursei de alimentare PS 307, 10A

Sursa PS 307 are următoarele caracteristici (fig. 2.3):
– poate furniza la ieșire un current de 10 A

tensiunea de ieșire este de 24Vcc

posibilitatea de alimentare cu 220-230 V la 50 de Hz

Fig. 2.3. Diagrama ciruitului PS 307

Specificațiile tehnice ale sursei de alimentare PS 307 sunt următoarele:

Ideal ar fi ca întregul sistem să fie alimentat de pe o singură sursă pentru a elimina fenomenele inexplicabile (pierderea comunicației între diferite părți ale sistemului). Sertarele procesoarele au nevoie de surse curate fără zgomote pentru o funcționare între parametrii de funcționare dați de producător. Schema de conexiune fizică se prezintă în Anexa 1-3.

2.2 Unitatea centrală de Procesare

Automatul de față dispune de un UCP de tip 315 2 DP cu următoarele datele caracteristice:

Pe unitatea centrală există posibilitatea de comutare între diferite mod de funcționare (RUN, STOP, MREST). Încărcarea programului se realizează prin porturile seriale care sunt instalate pe automat.

În vederea comunicării automatul dispune de posibilitatea de comunicare prin PtP, Profibus, Ethernet. Aplicații tipice sunt citirea datelor de la un cititor de cod de bară, sau tipărirea rapoartelor pe imprimante.

Protocolul Profibus a fost proiectat pentru sistemele de conducere industriale; se utilizează transmisia pe cablu dublu având o excepțională imunitate la zgomote.

Unitatea centrală de față are caracteristica fundamentală de executarea ciclică a programelor.

În acest caz programul se comportă ca o buclă închisă executată ciclic. O execuție completă a programului poartă denumirea ciclu program (Fig 2.4).

Automatul programabil nu citește intrările în ordinea specificată de program. La începutul fiecărui ciclu program citește starea tuturor intrărilor și o memorează în memoria sa.

Când programul adresează o intrare, automatul programabil citește de fapt valoarea memorată a acesteia la începutul ciclului program și nu valoarea curentă a ei (Fig. 2.4).

La fel ca intrările, ieșirile nu sunt modificate în momentul în care sunt calculate. O zonă de memorie a AP corespunzătoare ieșirilor este modficată de program și apoi toate ieșirile sunt actualizate simultan la sfârșitul ciclului program curent. Prin urmare operațiile majore care alcătuiesc un ciclu program sunt: citire intrări, execuție program, actualizare ieșiri.

2.3 Module de intrări digitale

Modulele de intrare/ieșire asigură transferul semnalelor dinspre/spre automatul programabil. Prin modulele de intrare semnalele provenite de la senzori și de la comenzile operatorului sunt prelucrate de către unitatea centrală, iar modulele de ieșire sunt cele prin care automatul programabil comandă diferite elemente de execuție.

a b c

Fig 2.4. Organizarea memoriei și ciclul program

a). execuția programului b). secvențierea programului; c). organizarea memoriei

Semnalele din proces se conectează la modulele de intrare prin cabluri individuale sau multifilare. Semnalele sunt de regulă tensiuni continue sau/și alternative. Modulul va converti semnalul de intrare dinspre proces la nivelul semnalelor utilizate în interiorul automatului și o dispune de o izolare electrică între automat și semnalele de intrare. În funcție de aceste mărimi fizice se pot conecta module de intrări de: curent continuu /alternativ, de tensiuni continue sau alternative, citit temperatură PID, Fuzzy.

La intrările de curent continuu sunt disponibile circuite la 5, 12, 24, 48 de Vcc. Modulele de intrare permit conectarea unor dispozitive de tip tranzistor NPN și PNP. Fotocuploarele sunt folosite pentru a izola circuitele interne al AP-ului de intrări.

Modulele de intrare obișnuite funcționează la 24, 48, 110, 220 de Vca. Aceste dispozitive sunt sesizate mai greu de către AP pentru că se pierde timp din cauză că dispozitivele pe bază de curent alternativ sunt de regulă dispozitive mecanice, care sunt mai lente și mai apare o întârziere de minim 25 ms datorită filtrării care are loc la intrarea AP-ului.

În continuare se va prezenta un modul de SM 321 DI 16xDC24V cu 16 intrări digitale pe 24 Vcc. În această lucrare am folosit trei astfel de module pentru intrări discrete care vor fi utilizate pentru configurarea automatului.

Modulele de intrări discrete sunt destinate pentru a conecta la automat semnalele ce provin de la senzori cu două stări: “1” logic; “0” logic.

Se prezintă în continuare diagrama bloc a modulului de intrare discrete SM 321, DI16x 24Vcc:

Automatul operează de regulă cu tensiuni mai mici (+ 5Vcc) decât dispozitivele de intrare care sunt conectate la modulul de intrare. Aceste diferențe de tensiuni pot produce pagube mari în electronica automatului programabil. Pentru a preveni distrugerea modulului sau a întregului automat programabil a fost necesară separarea tensiunilor de alimentare ale instalației și ale automatului programabil prin izolatori optici: optocuplori, optoizolatori (Fig 2.5 ).

Fig 2.5. Diagramă bloc a modulului de intrări discrete SM 321, DI 16x 24Vcc

2.4. Module de intrări analogice

În sistemele mici utilizarea semnalelor discrete este deseori suficientă, dar în sistemele mai mari se poate întâmpla ca semnalele citite de la modulul de intrare să poată lua orice valoare într-un domeniu predefinit. Aceste semnalele pot fi: temperatură, debit, presiune, viteze (Fig 2.6). Modulul analog SM; 331, AI8x12bit folosit în această lucrare are următoarele date caracteristice :

8 intrări grupate câte două (4 grup de canale);

rezoluția mărimii măsurate pe grupul de canale:

9bit + semn

12bit + semn

14bit + semn

metode de măsurare selectabile pe canale sunt:

în curent

în tensiune

temperatură

rezistență

Fig 2.6. Schema bloc a modului SM331;Aix8x12bit

Caracteristicile tehnice ale modului sunt următoarele:

În majoritatea sistemelor există o mare probabilitate ca zgomotul electric să fie prezent în semnal. Pentru eliminarea acestora tehnica cea mai des folosită poartă denumirea de dublă integrare a pantei, care leagă timpul de conversie de frecvența alimentării locale, oferind un grad înalt de rejecție a zgomotului.

Semnalele de la senzorii procesului sunt multe și sunt diferite: de la câțiva mV (pentru rezistențe de temperatură, senzori de nivel, debit) la 100V.

Din cauza diversitățile semnalelor a fost necesară standardizarea acestor semnale. Altfel ar fi necesară utilizarea o mare varietate a modulelor.

Semnalul primar este convertit într-un semnal standard de către un dispozitiv electronic numit transductor (traductor). Acest dispozitiv este alcătuit dintr-un senzor și adaptor. Aceste semnale analogice au valori mici, fiind astfel foarte sensibile la zgomote. Semnalele reprezentate în curent sunt mai sensibile decât cele reprezentate în tensiune. Pentru măsurarea temperaturii se pot monta pe modul dispozitive electrice de genul: termocuple, rezistențe de temperatură. Pot fi utilizate diferite tipuri de combinații de metale (P, K, E, J ,T).

În această lucrare pentru măsurarea temperaturii am folosit o termorezistență de tip PT 100 standard, cu semnal de ieșire 4…20mA, pentru a minimaliza erorile apărute în urma conversiei în mărimi inginerești (Fig 2.7).

Fig 2.7. Modul de conectare a senzorului de presiune cu 4 fire

Acest modul analogic convertește un semnal analogic într-o formă digitală, care va fi folosită în continuare de programul automatului.

Prin conversia valorii analog-numerice (CAN) apare inevitabil o scădere a rezoluției, care depinde de numărul de biți utilizați. Un cuvânt de 8 biți corespunde unui domeniu de 0-255, iar o rezoluție de 10 biți corespunde unui domeniu de 0-1023. O rezoluție de 12 biți, care este folosit mai des, corespunde unor întregi în gama 0-4095.

2.5. Module de ieșire digitale

Prin modulele de ieșire discrete se transmit comenzi către diferite elemente de execuție bistabile (relee, bec de semnalizare, electroventile, valve).

Ieșirile cele mai obișnuite sunt cele de tip releu. Releele pot fi folosite atât cu sarcină de curent alternative, cât și continuu. Metoda standard de conectare a sarcinilor la ieșirile AP-ului presupune folosirea unei surse de curent alternative, însă poate fi folosit și continuu.

Releele se află în interiorul modului de ieșire. Atunci când programul care este rulat de către automatul programbil indică faptul că ieșirea trebuie să devină activă (adevărat), AP-ul va aplica o tensiune bobinei releului, care va închide contactul corespunzător.

La închiderea contactului începe să circule curent prin circuitul extern. Atunci cînd programul indică dezactivarea ieșirii, AP-ul va întrerupe tensiunea aplicată bobinei releului, circuitul extern va fi deschis, deci inactiv.

Conexiunile de ieșire sunt de regulă delimitate prin diferite componente optoelectrice (optocuplor), pentru a limita neajunsurile datorate de zgomotele (deoarece modulele de ieșirile controlează de obicei curenți mari și deseori sarcinile sunt inductive (bobine)).

În această lucrare pentru comandarea ieșirilor am folosit un modul de tip SM 322 high speed, galvannically isolated, 16 DO, 24Vcc , 0.5A, 20 pin (Fig 2.8).

Fig 2.8. Dispunerea terminalelor și schema bloc a modulului SM 322 high speed, galvannically isolated, 16 DO, 24Vcc , 0.5A, 20 pin

Datele tehnice ale modului de ieșire digitală SM 322 16 DO, 24Vcc , 0.5A, 20 pin sunt:

2.6. Monitor cu ecran senzitiv

Pentru ca utilizarea acestei mașini să fie productivă (fiabilă) și flexibilă, am ales o metodă de comandare și monitorizare prin rețea profibus, utilizând un monitor cu ecran senzitiv de tip MP 370 15” touch screen (windows based panel) (Fig. 2.9).

Monitorul are dimensiunea de 15” inch și dispunde de o rezoluție 1024×768, ceea ce oferă posibilitatea programatorului să dispună informațiile necesare despre starea sistemului pentru operator. Interfața monitorului fost realizată în mediul de programare și simulare Protool HMI (human machine interface).

Pe acest monitor pot fi programate aproape orice componente de la diferiți producători de echipamente utilizate în domeniul automatizării, cum ar fi reglarea/monitorizarea a diferitelor elemente: temperatură, presiune, debit, valve, motoare, convertoare de frecvență. Astfel timpul de reacție s-a redus la câteva ms (1-5). Astfel, pot fi configurate pentru comandă și monitorizare: intrări, ieșiri, biți de memorie, temporizatoare, numărătoare.

Fig 2.9. Monitor cu ecran senzitiv MP370 15”

Capitolul 3. Configurarea automatului programabil

Pentru a satisface cerințele procesului descris în capitolul 1 am ales automatul programabil cu un CPU 315-2 DP cu modulele de intrare/ieșire, digitale/analogice, ale căror caracteristici tehnice au fost descrise în capitolul anterior. În momentul alegerii sursei de alimentare trebuie să asigurăm o putere necesară pentru întregul sistem, și o rezervă pentru posibile extinderi ulterioare ale sistemului). Această valoare este de obicei de 10-20%.

În această lucrarea am ales o sursă de alimentare de tip PS307 10 A.

Etapele principale pe care trebuie să urmărim la configurarea automatului

Identificarea adreselor de I/E

Configurarea automatului programabil

Alocarea adreselor de I/E

Semnalele de intrare/ieșire trebuiesc identificate înainte de selectarea modulelor pentru că ele pot fi de mai multe feluri, după natura lor (discret/analog) și după nivelul de tensiune comandată. Termenul de configurare se referă la aranjarea în sertarul de bază a modulelor de intrare/ieșire (DP). Sertarul de bază este reprezentat prin tabelul de configurare care permite inserarea unui număr specificat de module exact ca și la sertarul real. (Fig.3.1). Programul STEP7 asignează adrese pentru fiecare modul. Aceste adrese pot fi modificate de către programator când consideră că este necesar. Pentru o configurația locală în sertarul de bază modulele sunt așezate după sursa de alimentare și unitatea centrală lăsând un slot liber pentru modulele speciale (de comunicație).

3.1. Identificarea semnalelor de intrare și ieșire

În continuare se prezintă tabelul semnalelor de intrare grupate după numele acestora, după natura lor și a tensiunilor de alimentare.

Tabel 3.1. Semnalele de intrare din modulul SM321 DI 16xDC24V

Tabel 3.2. Semnalele de intrare din modulul SM321 DI 16xDC24V

Tabel 3.3. Semnalele de intrare din modulul SM321 DI 16xDC24V

Tabel 3.4. Semnalele de intrare din modulul SM321 DI 16xDC24V

Tabel 3.5. Semnalele de intrare din modulul SM321 DI 16xDC24V

Pozițiile lăsate liber pe modulele de intrare sunt disponibile pentru dezvoltarea ulterioară a procesului.

Tabel 3.6. Semnalele de intrare din modulul SM331 AI8x12bit

După identificarea semnalelor de intrare urmează identificarea semnalelor de ieșire. Semnalele de ieșire fiind semnale digitale, am ales 2 module digitale de tip SM322 DO 16xDC24V. În continuare se vor prezenta în tabelele următoare denumirile semnalelor și natura lor (discret, analog).

Tabel 3.7. Semnalele de ieșire în modulul SM322 DO 16xDC24V

Tabel 3.8. Semnalele de ieșire în modulul SM322 DO 16xDC24V

Tabel 3.9. Semnalele de ieșire în modulul SM322 DO 16xDC24V

Tabel 3.10. Semnalele de ieșire în modulul SM322 DO 16xDC24V

3.2. Configurarea automatului programabil

În figura 3.1 este prezentată dispunerea modulelor de I/O cu adresele fizice care sunt alocate pentru fiecare modul în funcție de locul ocupat în sertarul de bază.

Fig 3.1. Dispunerea adreselor pentru modulele de I/O, unitatea centrală

Pe baza configurației de mai sus se trece la inserarea modulelor de intrare/ieșire fizice în sertarul de bază real (fig. 3.2).

Fig 3.2. Dispunerea modulelor I/O fizice și a unității centrale în sertarul de bază (Anexa 1-10)

3.3. Alocarea adreselor pentru semnalele de intrare/ieșire

După ce am realizat identificarea semnalelor urmeză elaborarea tabelului de adresare. El stabilește o corespondență între variabilele, relațiile logice și denumirile elementelor componente ale automatului programabil: intrări, ieșiri, memorii (relee), timere (relee de timp), etc. Aceste adrese sunt numite adrese hardware.

La aceste adrese se va atribui câte o adresă unică pentru fiecare modul, și se va crea o relație unică între semnalele din proces și automat. Un semnal de intrare/ieșire este identificat prin poziția sa fizică într-un anumit sertar de bază, prin șir de cleme, numărul de ordine al bornei modulului în sertar la care este conectat semnalul. Adresele pe bit sunt grupate în grupuri de câte 8 care se numesc octeți. Un semnal este identificat prin numărul său de octet și numărul său de bit 0÷7.

Intrările sunt notate I/E (input/eingang).<octet>.<bit>, și ieșirile cu Q/A (quit/Ausgang) . <octet>.<bit>.

Modulele disponibile cu 8 intrări au 0-7 biți (1 octet), modulele cu 16 intrări au 0-15 biți (2 octeți), modulele cu 32 intrări au 0-31 biți (4 octeți), iar modulele de intrări analogice sunt notate cu PIW(peripherical input word). Aceste intrări sunt grupate pe cîte 16 biți.

În această lucrare am folosit metoda de adresare variabilă, ceea ce înseamnă că în sertarul de bază se pot instala atât module pe 2 octeți cât și modulele pe 4 octeți, lucru care poate fi selectat independent pentru fiecare slot. În tabelele următoare sunt prezentate adresarea intrărilor și ieșirilor în ordinea în care sunt ocupate în sertarul de bază:

Tabel 3.11. Adresarea semnalelor de intrare în modulul SM321 DI 16xDC24V (sertar 4)

Tabel 3.12. Adresarea semnalelor de intrare în modulul SM321 DI 16xDC24V(sertar 4)

Tabel 3.13. Adresarea semnalelor de intrare în modulul SM321 DI 16xDC24V(sertar5)

Tabel 3.14. Adresarea semnalelor de intrare în modulul SM321 DI 16xDC24V(sertar5)

Tabel 3.15. Adresarea semnalelor de intrare în modulul SM321 DI 16xDC24V(sertar6)

Tabel 3.16. Alocarea adreselor pentru semnalele de intrare din modulul SM331 AI8x12bit (sertar 7)

Tabel 3.17. Alocarea adreselor pentru semnalele de ieșire în modulul SM322 DO 16x DC24V (sertar8)

Tabel 3.18. Alocarea adreselor pentru semnalele de ieșire în modulul SM322 DO 16x DC24V (sertar8)

Tabel 3.19. Alocarea adreselor semnalelor de ieșire în modulul SM322 DO 16xDC24V (sertar 9)

Tabel 3.20. Alocarea adreselor petru semnalele de ieșire în modulul SM322 DO 16xDC24V (sertar 9)

Unitatea centrală folosită în această lucrare permite conectarea ecranului senzitiv (touch screen) de tip MP 370, utilizat pentru comandarea și monitorizarea procesului, comunicarea fiind realizată printr-o rețea industrială de comunicație profibus. Acest mod de comunicare permite o interoperabilitate mai eficientă între operator și proces. Modul de conectare fizică a ecranului la unitatea centrală este prezentată în (Anexa 1-6) atașată lucrării.

Modul de adresare folosit în programul Step 7 este prezentat în figura următoare:

Fig. 3.3. Modul de adresare a ecranului senzitiv MP 370.

Capitolul 4. Programarea automatului programabil

4.1 Realizarea programul automatului programabil

Unitatea centrală a automatelor programabile rulează în general două progame în același timp. Primul program este sistemul de operare al automatului, care poate să difere de la un producător la altul. Al doilea program este programul utilizatorului, încărcat în UCP.

Fiecare UCP conține un sistem de operare care are următoarele funcții:

achiziționarea întreruperilor și apelarea blocurilor de întreruperi (OB-uri);

reîmprospetarea memoriei de imagine a intrărilor și memoriei de imagine a ieșirilor;

organizarea zonei de memorie;

încărcarea programul utilizatorului;

identificarea erorilor și tratarea acestora;

comunicarea cu diferite echipamente de programare și de comunicație;

După crearea programul utilizatorului, acesta va fi încărcat în unitatea centrală a automatului programabil, care conține toate informațiile despre procesul de automatizat.

Acest program trebuie să conțină informații despre condițiile de inițializare a echipamentului (scanarea intrărilor), procesarea datelor, actualizarea ieșirilor, pe baza programului creat. Programul pentru mașina a cărei descrierea a funcționării a fost prezentată în capitolul 1 a fost realizat folosind metoda de programare structurată, care dispune de următoarele avantaje (Fig 4.1.):

programele extensive (complicate) sunt ușor de înțeles;

părți individuale pot fi standardizate (pot fi refolosite și în alte aplicații) ;

– ușurința modificării programului ;

– simplificarea organizării programului ;

– acest mod de programare permite testarea individuală a blocurilor de program ;

Fig 4.1. Reprezentarea structurării programului

Părțile individuale ale programului structurat sunt numite blocuri de program. Există diferite blocuri pe care putem folosi:

Bloc de organizare OB (determină structura programului de utilizator);

Blocuri de funcții ale sistemului SFB, SFC (sunt integrate în mediul Step7 și dau acces la resursele sistemului ) ;

Blocuri de funcții FB (sunt blocuri dinamice cu memorie)

Funcțiile FC (sunt blocuri statice care conțin rutine frecvent folosite) ;

Blocuri de funcții instante (instance) DB (sunt blocuri asociate ale blocurilor FB/SFB și sunt create la compilarea programului) ;

Blocurile de funcții partajate (shared) DB (sunt blocuri care sunt zone unde sunt stocate informații care pot fi folosite de către orice bloc de date);

Blocurile de organizare se consideră o interfață între sistemul de operare și programul utilizatorului. Sunt declanșate de sistemul de operare pentru controlul ciclic al execuției programului, determină comportamentul la pornire a automatului și a CPU-ului, și asigură tratarea erorilor.

Blocul de organizare poate determina ordinea (secvența de start) în care este rulat fiecare bloc de program. Un OB poate determina întreruperea execuției al unui alt OB cu prioritate mai mică.

Executarea ciclică a programului este comportamentul ˝normal˝ al unui automat programabil (Fig 4.2).

Fig 4.2. Executarea ciclică a programului

Timpul total de răspuns este un parametru important al automatelor programabile. Unui automat programabil îi trebuie un timp până când citește intrările și actualizează ieșirile.

Automatul programabil poate vedea o intrare dacă este activă sau inactivă doar în porțiunea corespunzătoare a ciclului de citire.

În figura următoare se prezintă modul în care sunt citite intrările respectiv se face actualizarea ieșirilor. Se poate observa că timpul de răspuns nu este la fel pentru fiecare ciclu. Dacă nu este posibil ca intrările să fie activate atât de mult timp, AP-ul nu mai poate citi intrările și deci nu poate implementa corect o aplicație de control.

Pentru eliminarea acestei probleme se poate extinde lungimea unui semnal de intrare până ce AP-ul testează toate intrările în ciclul următor, sau se poate implementa o funcție care întrerupe ciclul de scanare pentru a rula o rutină de specială (Fig 4.3).

Când se activează o intrare, indiferent de starea ciclului, AP-ul oprește execuția programului principal și execută rutina de întrerupere. După ce a terminat execuție rutinei de întrerupere, se întoarce în punctul în care se oprise și contină normal procesul de citire.

În figura 4.3 se poate observa că ciclul program este întrerupt de către un bloc de organizare cu o prioritate mai mare OB10.

Datorită diversității producătorilor de automate programabile există mai multe variante de limbaje de programare pentru automate.

Un automat programabil poate fi programat în unul dintre următoarele limbaje de programare:
– Diagramă scară;

Diagramă cu blocuri funcționale ;

Lista instrucțiuni ;

Text Structurat ;

Diagramă de stare secvențială ;

Fig 4.3. Extinderea impulsului

În acestă lucrare am folosit două limbaje de programare: diagramă de stare secvențială și diagramă scară.

Diagramă scară este un limbaj grafic ce pemite scrierea unor relații între valoarea stării curente și a variabilelor de intrare, pe de o parte, și valorile stărilor următoare și a ieșirilor, pe de altă parte, plus câteva specificații referitoare la ordinea evaluării condițiilor implicate.

Limbajul de programare DSS (diagrama de stare secvențială) constă într-un set de pași interconectați prin legături direcționate, pe baza unor tranziții. Fiecare pas poate avea asociat un număr nul sau nenul de acțiuni și fiecare tranziție are asociată o condiție de tranziție. Controlul se desfășoară pirn parcurgerea pașilor în lungul legăturilor, atunci când condițiile asociate tranzițiilor sunt satisfăcute, adică au valoarea “1” logic.

Controlul începe de la primul pas care este denumit pas inițial. Un pas poate să fie în stare activă sau inactivă în funcție dacă are controlul sau nu. Pentru fiecare pas există o structură de variabile. Această structură are două elemente. Primul element este fanionul pasului iar al doilea este timpul acumulat. Primul element este cel care indică dacă pasul este activ sau nu. Al doilea element este un temporizator care indică timpul scurs de ultima activare a pasului.

Avantajul acestei metode de programare față de programarea în limbajul de diagramă scară este că pornind de la un pas se pot executa secvențe paralele (Fig 4.4).

În figura 4.5 se prezintă diagrama de stare simplificată a programului :

Fig. 4.4. Executarea secvențială

Fig 4.5. Diagrama simplificată a programului principal

Datorită posibilității programării structurate în mediul de programare STEP 7, programul a fost împărțit în mai multe blocuri funcționale.

Primul bloc este blocul principal OB1, care coordonează blocurile prin executare ciclică a programului.

Primul bloc funcțional FB1, este locul unde se realizează procedurile de pornire a programului prin selectarea modului de lucru (automat/manual). În figura 4.6 se prezintă selectarea modului de lucru automat.

Fig. 4.6. Selectarea modului automat

În momentul în care condițiile de intrare sunt active (ușa de protecție, barieră fotoelectrică, stop de urgență), deci au valoarea „1” logic, se va seta modul automat. După setarea modului automat se poate trece la setarea execuției ciclice a modului automat prin setarea bitului de memorie “Mset_start_c_aut”.

Oprirea acestui mod de execuție ciclică se efectuează prin setarea bitului de memorie “mset_stop_ciclu” respectiv resetarea bitului “Mset_start_c_aut”. Deși execuția programului este oprită, nu am părăsit încă modul automat. Pentru reluarea execuției se setează din nou variabila “Mset_start_c_aut” și automatul va continua programul din punctul de unde a fost oprit.

Pentru a părăsi modul automat se execută trecerea în modul manual sau oprirea automatului programabil. Programul complet se găsește pe CD-ul atașat lucrării

În al doilea bloc de funcționare FB2 se prezintă procedura de ștampilare. După ce LS1 (senzorul material) se activează, programul începe sa comande poziționarea foliei și după poziționarea mesei (sesizată de către variabila de “sensor sertar”) începe comandarea deplasării jos a cilindrului prin activarea bitului de ieșire "cilindru stampilat". Odată cu comandarea cilindrului se va porni și un temporizator, care măsoară intervalul de timp a deplasării. Dacă temporizatorul ajunge la valoarea zero și nu s-a activat senzorul de limită superioară de poziție a cilindrului, programul intră în regim de avarie. În figura 4.7 se prezintă comanda cilindrului de ștampilat.

Fig. 4.7. Comanda cilindrului de ștampilat

În modul manual ieșirea va fi activă atâta timp cât se activează intrarea „cilindru ștampilat”.

Procedurile de etichetare și de călcare sunt executate de blocurile FB6 respectiv FB7 și sunt determinate de condiții asemănătoare ca ale stației de ștampilare. Programele complete se găsesc pe CD-ul atașat lucrării.

Pentru ca ștampilarea, etichetarea și călcarea să fie cât mai eficientă procedurile sunt realizate prin presare la căldură. Pentru măsurarea acestor mărimi am folosit 3 termorezistențe de tip PT 100 standard.

Semnalul furnizat de termorezistența reală este de o rezoluție de 12 biți reprezentată cu numere reale, dar valoarea introdusă în blocurile de memorie PIW 256, PIW 260 și PIW 264 (peripherical intput word) de la cei trei senzori sunt de forma întreagă. Ca să obținem o valoare apropiată de valoarea reală trebuie ca această valoare întreagă să fie convertită într-o valoare reală.

Pentru reglarea temperaturii sunt folosite blocurile FB3 (ștampilare), FB4 (etichetare), FB5 (călcare). Pentru fiecare bloc separat s-a realizat această conversie. O unitate introdusă în blocul de intrare (piw 256, piw 260, piw 264) corespunde la 0.1 grade celsius. Algoritmul de conversie pentru stația de ștampilat este următorul:

"Temp_s" := INT_TO_DINT( "St_stampilat" )

"st_stampilat_mem" := DINT_TO_REAL( "Temp_s" )

"st_stampilat_mem" := "st_stampilat_mem" / 1.000000e+001

Această conversie se realizează identic pentru celelalte blocuri de reglare temperatură. Programul complet de reglare temperatură se găsește pe CD-ul atașat lucrării.

În blocul FB8 am realizat subprogramul de comandă pentru așezarea materialului pe sertar, posibilitatea de corecție ulterioară (după caz) a poziției materialului și ridicarea de către stația de magazionare (realizat în blocul FB10). Pentru ca acest proces să fie realizabil am folosit 3 cilindri pneumatici acționați simultan. Programul complet pentru acest bloc se găsește pe CD-ul atașat lucrării

Comandarea motorul principal ce execută poziționarea mesei rotative s-a realizat în blocul FB9. Modul de funcționare a acestui bloc este prezentată în figura 4.8.

Fig. 4.8. Comanda poziționării motorului principal

După ce s-a selectat modul automat al programului, se activează bitul de ieșire “motor masa”. Motorul va porni și rămâne acționat până când ajunge la senzorul de poziție, care prin emiterea unui semnal determină oprirea motorului.

Se rămâne în această stare, atâta timp cât operatorul introduce materialul care urmează să fie prelucrat sau una dintre stațiile de lucru este ocupată.

Capitolul 5. Proiectarea dulapului și realizarea conexiunilor electrice

5.1. Proiectarea dulapului

Pentru a putea utiliza automatul programabil și echipamentele asociate acestuia proiectantul trebuie să prevadă dulapuri de automatizare, cutii de conexiuni și cabluri.

Dulapurile servesc la protecția automatului față de mediul înconjurător (umezeală, praf, zgomote) pentru a proteja personalul de producție de efectele echipamentului și de tensiunile periculoase.

Pentru aceste protecție s-au introdus diferite standarde indicate de “gradele normale de protecție a echipamentului electric”, notat cu IP urmat de două cifre, care indică gradul de protecție a dulapului. De exemplu, IP 22 indică faptul că dulapul este protejat la picături iar IP 54 protejat la praf. Sistemele automatelor programabile necesită o sursă de alimentare pentru a funcționa. Aceasta este de obicei 220 de volți curent alternativ. În această lucrare a fost utilizat un singur releu de stop de urgență. Schema de conexiune este prezentată în Anexa 1-7. Acest releu de avarie în momentul producerii defecțiunii întrerupe alimentarea semnalelor de ieșire a modului din sertarul 4. În dulapul sistemului automat am prevăzut protecții independente (siguranțe) pentru fiecare modul de ieșire (fig. 5.1).

Fig 5.1. Proiectarea dulapului

5.2. Realizarea conexiunilor fizice ale semnalelor de I/O

Pe baza configurației prezentat în capitolul 3 și după alocarea adreselor intrărilor și ieșirilor pentru fiecare modul se poate trece la conectarea dispozitivelor reale (senzori relee) la modulele de intrare/ieșire. În figurile 5.2 – 5.12 se prezintă conectarea semnalelor de intrare / ieșire la modulele de I/O:

Fig. 5.2. Conectarea semnalelor digitale de intrare pe modulul SM321 DI 16xDC24V (sertar 4) (Anexa 1-11)

Fig. 5.3. Conectarea semnalelor digitale de intrare pe modulul SM321 DI 16xDC24V (sertar4) (Anexa 1-12)

Fig. 5.4. Conectarea semnalelor digitale de intrare pe modulul SM321 DI 16xDC24V (sertar 5) (Anexa 1-13)

Fig. 5.5. Conectarea semnalelor digitale de intrare pe modulul SM321 DI 16xDC24V (sertar 5) (Anexa 1-14)

Fig. 5.6. Conectarea semnalelor digitale de intrare pe modulul SM321 DI 16xDC24V (sertar 6) (Anexa 1-15)

Fig. 5.7. Conectarea semnalelor digitale de intrare pe modulul SM321 DI 16xDC24V (sertar 6) (Anexa 1-16)

Fig. 5.8. Conectarea semnalelor de intrare analogică pe modulul SM331 AI8x12bit (sertar 7) (Anexa 1-17)

Fig. 5.9. Conectarea semnalelor de ieșire pe modulul SM322 DO 16xDC24V (sertar 8)

(Anexa 1-18)

Fig. 5.10.Conectarea semnalelor de ieșire pe modulul SM322 DO 16xDC24V (sertar8)

(Anexa 1-19)

Fig. 5.11 Conectarea semnalelor de ieșire pe modulul SM322 DO 16xDC24V (sertar 9)

(Anexa 1-20)

Fig. 5.12. Conectarea semnalelor de ișire pe modulul SM322 DO 16xDC24V (sertar 9)

(Anexa 1-21)

Pozițiile libere sunt rezervate pentru o posibilă extindere ulterioară a sistemului.

După proiectarea dulapului și conectarea semnalelor de intrare/ieșire la module, trebuie realizată cablarea sistemului. Pentru ca această operațiune să fie corect executată este necesară cunoașterea tuturor semnalalor de intrare/ieșire ale întregului proces, și toate cablurile trebuie cunoscute înaintea începerii cablării. Cablurile dinspre / spre proces nu se leagă direct pe modulele de I/O, ci prin intermediul șirurilor de cleme.

Un alt aspect la fel de important este cel de etichetare a cablurilor. Toate cablurile dintr-un sistem cu automate programabile trebuie să fie etichetate. Procesul de etichetare va fi un mare ajutor la depanarea, și la modificarea ulterioară echipamentului. Realizarea procesului de cablare și etichetare este prezentată în Anexa 2 atașată lucrării .

Capitolul 6. Calculul economic

În final, după punerea în funcțiune a întregului sistem de comandă, se trece la calculul economic, pentru a vedea totalul cheltuielilor eforturile depuse de programator și a profitului realizabil pe această lucrare,

În tabelul 6.1 am notat fiecare componentă care face parte sistemului descris în capitolele anterioare.

Tabel 6.1. Calculul economic

Concluzii

Cerințele impuse sistemelor de conducere a proceselor industriale sunt foarte ridicate. Trebuie să reziste în medii industriale, ceea ce implică variații de temperatură, slabă calitate a alimentării principale, etc.

Sistemul trebuie să fie capabil să proceseze semnale de I/E pe bit la tensiuni utilizate în industrie, 24 Vcc, pînă la 220 Vc.a., și semnalele analogice.

Posibilitatea de extindere a numărului de I/E trebuie să fie simplă și rapidă. De asemenea, trebuie să opereze suficient de rapid pentru controlul în timp real de ordinul milisecundelor (această valoare poate varia de la o aplicație la alta). Existența posibilității de monitorizare și funcționare a instalației online pentru detecția ușoară a defectelor este o altă cerință importantă. Limbajul de programare în care se realizează programul de conducere trebuie să fie ușor de înțeles de către personalului de întreținere, astfel încât modificarea programului să se facă rapid și ușor pentru instalația în modificare.

În cadrul marii varietăți de mijloace de producție, sistemele automatizate ocupă o poziție specială, deoarece ele sunt utilizate pentru fabricarea altor mijloace de producție. În ciuda dimensiunilor sale relativ reduse, industria automatizării joacă un rol strategic în dezvoltarea economică și industrială.

Datorită costului ridicat al sistemelor automate cu tehnologie avansată, utilizarea lor la capacitatea maximă constituie o problemă crucială.

Utilizarea corectă a sistemelor automate în general, și cea a sistemelor de automate moderne, în special, este posibilă doar dacă se respectă următoarele criterii:

operatorii sistemelor avansate trebuiesc instruiți de către programatorii software;

sistemele avansate de producție sunt întreținute regulat și/sau reparate când este necesar de către specialiștii de întreținere calificați;

mașinile-unelte sunt dotate cu scule, dispozitive și matrițe cerute de piesele ce urmează să fie prelucrate;

introducerea tehnologiilor de prelucrare avansate nu are un efect de descalificare la nivelul operatorului; dimpotrivă, operatorul va acumula noi cunoștințe.

Bibliografie

1. Mihai, Gavriș, Eugen, Gergely, Conducerea Proceselor cu Automate Programabile, Editura Mediamira Cluj-Napoca, 2003

2. E. Pietrăneanu Agenda electricianului, Editura Tehnică București, 1986

3. E. Nicolau Manualul inginerului electronist, Editura Tehnică, 1989

4. Siemens. S7 Graph Programing Sequential Control Systems

5. Siemens. Configuring Hardware with Step7

6. Siemens. Ladder Logic for S7 300

7. Siemens. Function block Daigram for S7 300

8. Siemens. CPU 315 2 DP Tehnical Data

9. Siemens. S7 300 Module Data

10. Siemens. Signal Modules for process automation

11. Siemens. S7 PLCSIM Manual

12. Siemens Aparatura industrial[ de joas[ tensiune

13. Siemens Protool Manual

14. Siemens Simatic Protool Runtime User’s Guide

15. Siemens Simatic Automatisierngssystem S7-300

16. Siemens Simatic Automatisierungssysteme S7-300, M7-300

17. Schneider electric Components fo Human Machine Interface

18. FESTO Pneumatics

Bibliografie

1. Mihai, Gavriș, Eugen, Gergely, Conducerea Proceselor cu Automate Programabile, Editura Mediamira Cluj-Napoca, 2003

2. E. Pietrăneanu Agenda electricianului, Editura Tehnică București, 1986

3. E. Nicolau Manualul inginerului electronist, Editura Tehnică, 1989

4. Siemens. S7 Graph Programing Sequential Control Systems

5. Siemens. Configuring Hardware with Step7

6. Siemens. Ladder Logic for S7 300

7. Siemens. Function block Daigram for S7 300

8. Siemens. CPU 315 2 DP Tehnical Data

9. Siemens. S7 300 Module Data

10. Siemens. Signal Modules for process automation

11. Siemens. S7 PLCSIM Manual

12. Siemens Aparatura industrial[ de joas[ tensiune

13. Siemens Protool Manual

14. Siemens Simatic Protool Runtime User’s Guide

15. Siemens Simatic Automatisierngssystem S7-300

16. Siemens Simatic Automatisierungssysteme S7-300, M7-300

17. Schneider electric Components fo Human Machine Interface

18. FESTO Pneumatics