Implementarea Unui Sistem De Orientare Solara Cu Plc Final03 [623549]
1
UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ȘI
TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI
DOMENIUL CALCULATOARE
FORMA DE ÎNV ĂȚĂ MÂNT LA ZI
PROIECT DE DIPLOMĂ
CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC
CONF. DR. ING. NOVAC OVIDIU
ABSOLVENT: [anonimizat]
2011
2
UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ȘI
TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI
DOMENIUL CALCULATOARE
FORMA DE ÎNV ĂȚĂ MÂNT LA ZI
Implementarea unui sistem de
orientare
solară cu PLC
CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC
CONF. DR. ING. NOVAC OVIDIU
ABSOLVENT: [anonimizat]
2011
3
CUPRINS:
CAPITOLUL 1. INTRODUCERE ………………………….. ………………………….. ………………………. 6
1. Importanța surs elor de energie regenerabilă. ………………………….. ………………………….. ….. 6
2. Energia solară ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 7
3. Tema proiectului și obiectivele vizate ………………………….. ………………………….. ……………. 9
CAPITOLUL 2. FUNDAMENTARE TEORETICĂ ………………………….. ………………….. – 11 –
1. Tipuri de sisteme de orientare solar ă………………………….. ………………………….. ………. – 11 –
2. Radi ația solară ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. – 14 –
3. Unghiuri solare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… – 16 –
CAPITOLUL 3. AUTOMATUL PROGRAMABIL CJ1M ………………………….. …………… – 19 –
1. Definirea automatului programabil ………………………….. ………………………….. …………. – 19 –
2. Gama de automate programabile OMRON ………………………….. ………………………….. – 20 –
3. Specificați ile AP CJ1M ………………………….. ………………………….. …………………………. – 21 –
3.1. Specificațiile general e ………………………….. ………………………….. ……………………… – 21 –
3.2. Configurarea funcțiilor de intrare și ieșire ………………………….. ………………………. – 27 –
3.3. Operarea unui PLC modular OMRON ………………………….. ………………………….. . – 28 –
4. Programarea unui PLC modular OMRON ………………………….. ………………………….. .. – 30 –
4.1Instrucțiunea în limbaj LD ………………………….. ………………………….. …………………. – 30 –
4.2. Reprezentarea numerelor ………………………….. ………………………….. …………………. – 32 –
4.3 Execuția instrucțiuniilor ………………………….. ………………………….. …………………… – 33 –
5. Mediul de dezvoltare CX -Programmer ………………………….. ………………………….. ……. – 33 –
5.1. Crearea unui proiect nou ………………………….. ………………………….. ………………….. – 33 –
5.2. Definirea simbolurilor ………………………….. ………………………….. …………………….. – 34 –
5.3. Editarea programului ………………………….. ………………………….. ………………………. – 35 –
5.4. Instalare adaptor USB. Conectarea la PLC ………………………….. ……………………. – 36 –
5.5. Încărcarea programului pe/din PLC ………………………….. ………………………….. …. – 37 –
6. MEDIUL DE DEZVOLTARE CX -SUPERVISOR ………………………….. ………………. – 38 –
6.1 Obiectul Point ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. – 38 –
6.2 Comunicarea cu PLC -ul ………………………….. ………………………….. …………………… – 42 –
6.3 Comunicarea cu baza de date ………………………….. ………………………….. ……………. – 43 –
6.4 Anima ții ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. – 44 –
6.5 Securitatea datelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. . – 45 –
4
6.6 Alarme ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. – 46 –
6.7 Fun cții ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. – 48 –
7. Măsuri de precauție ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. – 51 –
CAPITOLUL 4. SPECIFICAȚIILE ȘI ARHITECTURA SISTEMULUI ……………………. – 53 –
1. Descrierea aplicației. Schema bloc a sistemului ………………………….. ……………………. – 53 –
2. Încadrarea sistemului ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. – 55 –
3. Funcțiile sistemului ………………………….. ………………………….. ………………………….. …. – 56 –
3.1 Fucțiile sistemului dedicat conducerii procesului ………………………….. …………….. – 56 –
3.2 Fucțiile sistemului de conducere ie rarhic superior ………………………….. ……………. – 57 –
4. Subansamble prezente în echipamentul de automatizare ………………………….. ……….. – 58 –
CAPITOLUL 5. PROIECTAREA DE DETALIU A ECHIP AMENTULUI DE
AUTOMATIZARE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. – 60 –
1. Structura echipamentului de automatizare ………………………….. ………………………….. .. – 60 –
2. Comanda actuatoarelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. – 61 –
3. Comanda lămpilor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. – 63 –
CAPITOLUL 6. PROIECTAREA DE DETALIU A PROGRAMULUI DE CONDUCERE .. –
64 –
1. Arhitectura programului de con ducere de pe PLC ………………………….. …………………. – 64 –
2. Task -ul “Condiționări” ………………………….. ………………………….. …………………………. – 65 –
3. Task -ul “Inițializare” ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. – 71 –
4. Task -ul “Regim Manual” ………………………….. ………………………….. ……………………… – 73 –
5. Task -ul “Regim Automat” ………………………….. ………………………….. …………………….. – 74 –
6. Transferul referințelor de către s upervizor ………………………….. ………………………….. .. – 78 –
7. Simbolurile. Gestiunea simbolurilor ………………………….. ………………………….. ……….. – 79 –
CAPITOLUL 7. MANUAL DE UTILIZARE ………………………….. ………………………….. …. – 86 –
1. Descrierea sistemului ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. – 86 –
2. Prezentarea panoului de comandă. Descrierea funcțiilor. ………………………….. ……….. – 86 –
3. Regimul Manual. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……… – 87 –
4. Regimul Automat ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. – 88 –
5. Regimul Avarie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. – 88 –
6. Regimul Inițializare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. – 89 –
7. Punerea în funcțiune. ………………………….. ………………………….. ………………………….. … – 90 –
8. Măsuri de siguranță ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. – 91 –
5
CAP 8. REALIZAREA ECHIPAMENTULUI ȘI A PROGRAMULUI DE CONDUCERE,
PUNEREA ÎN FUNCȚIUNE ………………………….. ………………………….. ……………………….. – 92 –
1. Realizarea echipamentului de automatizare ………………………….. ………………………….. – 92 –
2. Punerea în funcțiune a echipamentului de automatizare ………………………….. …………. – 94 –
3. Realizarea programului executat pe PLC ………………………….. ………………………….. …. – 94 –
4. Realizarea programului cu CX -Programmer ………………………….. …………………………. – 98 –
5. Probleme întâmpinate și rezolvarea lor ………………………….. ………………………….. ……. – 99 –
CAP 9. I NTEGRAREA SUPERVIZORULUI CU ECHIPAMENTULUI DE CONDUCERE.
VALIDAREA SISTEMULUI ………………………….. ………………………….. …………………….. – 101 –
1. Integrarea supervizorului. Teste de integrarea ………………………….. …………………….. – 101 –
2. Validarea sistemului ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. – 102 –
CAPITOLUL 10. CONCLUZII ………………………….. ………………………….. …………………… – 103 –
1. Rezultate ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. – 103 –
2. Direcții de dezvoltare ………………………….. ………………………….. ………………………….. – 103 –
BIBLIOGRAFIE: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. – 104 –
ANEXE ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. – 106 –
1 Conectarea și semnificația pinilor ………………………….. ………………………….. ………. – 106 –
6
CAPITOLUL 1. INTRODUCERE
1. Importanța surselor de energie regenerabilă.
Energia regenerabilă este un termen folosit pentru a definii energii netradiționale și
care au un impact scăzut asupra mediului înconjurător. “ Energii regenerabile sunt
considerate în practică, energiile care provin din surse care fie că regenerează de la sine în
scurt timp, fie sunt surse practic inepuizabi le. Termenul de energie regenerabilă se referă la
forme de energie produse prin transferul energetic al energiei rezultate din procese naturale
regenerabile. Astfel, energia luminii solare, a vânturilor, a apelor curgătoare, a proceselor
biologice și a c ăldurii geotermale pot fi captate de către oameni utilizând diferite procedee.”
[1]Termenul de energie regenerabilă este opus cu termenii: combustibil fosil (țițeiul,
cărbunele și gazele naturale) și energie nucleară. Față de sursele de energie convențion ale,
energia regenerabilă rezultă din procese naturale regenerabile, fără a exista riscul epuizării
resurselor și fără un efect negativ asupra mediului înconjurător.
Dintre sursele regenerabile de energie fac parte:
energia solară
energia eoliană
energia a pei
o energia hidraulică
o energia mareelor
energia geotermică
energie din biomasa: biodiesel, biogaz, bioetanol
gazul de depozit
In prezent ele nu sunt valorificate in mod egal, dar se poate observa o tendința certa si
concreta de dezvoltarea a acestei ramu ri energetice.
Prin valorificarea acestor surse regenerabile de energie se obține curent electric, apă
caldă, biocombustibil.
La nivel de tara sursele regenerabile de energie asigură creșterea siguranței în
alimentarea cu energie prin limitarea importuril or. Pe baza diversificării surselor regenerabile
de energie se asigură o dezvoltare durabilă a sectorului energetic național, iar în cazul
[1] http://ro.wikipedia .org/wiki/Energie_regenerabil%C4%83
7
consumatorilor individuali o independență sporită față de furnizorii de electricitate, care pot
deține o poziție de monopol..
Programul de utilizare a surselor regenerabile este susținut de Protocolul de la Kyoto
adoptat în anul 1997 și ratificat de România în 2001. ” Protocolul de la Kyoto este un acord
internațional privind mediul. Protocolul a fost negociat în decemb rie 1997 de către 160 de
țări Acordul prevede, pentru tarile industrializate o reducere a emisiilor poluante cu 5,2% în
perioada 2008 -2012 în comparație cu cele din 1990.” [2]
Importanța surselor de energie regenerabilă este conștientizată de asemenea la nivelul
Uniunii Europene. Conform unei directive a Uniunii Europene, statele membre trebuie să
amestece treptat combustibilul tradițional utilizat în transport cu biocombustibil, astfel încât,
până în 2010, biodieselul să reprezinte 5,75% din motorina de pe piață, urmând ca, în 2020,
ponderea să crească la 20%. Directiva 2001/77/EC privind “Promovarea energiei electrice
produsă din surse regenerabile pe piața unică de energie” fixează ținta de 22% pentru
ponderea de energie electrică din surse regenerabile din totalul de energie electrică produsă în
cadrul Uniunii Europene. [3]
2. Energia solară
Energia solară [4] este energia emisa de către soare, fiind o sursă de energie
regenerabila. Soarele [5] este steaua din centrul sistemului solar, Pământul cu alt e planete
orbitează in jurul lui. Ener gia provenita de la Soare pe Pă mânt sub forma luminii respectiv a
căldurii au contribuit la apariția si dezvoltarea vieții pe Pământ . Conform cercetărilor actuale,
vârsta Soarelui este de aproximativ 4,6 miliarde de a ni, și el se află pe la jumătatea ciclului
principal al evoluției, în care în miezul său hidrogenul se transformă în heliu prin fuziune
nucleara. În fiecare secunda peste patru milioane de tone de materie sunt convertite în
energie în nucleul soarelui, g enerându -se astfel neutrino si radiație solară .
Energia solară poate fi folosită să:
[2] http://ro.wikipedia.org/wiki/Protocolul_de_la_Kyoto
[3] Monitorul oficial al României , Nr.172 Anul 2008 Partea I
[4] http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_solar%C4%83
[5] http://ro.wikipedia.org/wiki/Soare
8
genereze electricitate prin celule solare (fotovoltaice)
genereze electricitate prin centrale termice solare (heliocentrale)
încălzească clădiri, direct
încălzească clădiri, prin pompe de căldură
încălzească clădiri și să producă apă caldă de consum prin panouri solare termice.
Potențialul acestei surse de energie este dat de cantitatea medie de energie provenită
din radiația solară măsurată pe un plan orizontal. România dispune de un potențial important
de energie solară datorită amplasamentului geografic și condițiilor meteo -climatice
favorabile. Zonele cu cel mai mare potențial, circa 1450 –1600 kWh/m2/an, sunt Delta
Dunării și Dobrogea. In figura de mai jos sunt evidențiate aceste regiuni in funcție de
potențial .
FIG 1.1 HARTA ENERGETICA A ROMANIEI [6]
[6] http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:SolarGIS -Solar -map-Romania -en.png
9
În România se pot definite șase zone geografice catalogate în funcție de fluxul
energetic :
Zona Potențial energetic solar
(kWh/m2/an)
0 peste 1400
I 1300 – 1400
II 1200 – 1300
III 1100 – 1200
IV 1000 -1100
V Sub 1000
Argumentele în favoarea studierii și utilizării energiei solare î n condițiile actuale:
– Problematica energetică câștigă în importanță;
– Protecția mediului a devenit o cerință necondițion ată.
– Soarele este o sursă de energie nepoluantă și practic inepuizabilă, cu o durată a
existenței radiației solare de cel puțin 4 bilioane de ani;
– Dezvoltarea și perfecționarea tehnologiilor de captare și valorificare a radiației
solare rămâne un subiect de actualitate;
– Energia solară poate fi transformată în alte forme de energie: electrică, termică,
mecanică sau chimică. Există instalații de conversie a energiei solare în alte tipuri
de energie care pot fi executate în diferite variante constructive simp le sau mai
complexe. Performanțele sunt date de tehnologiilor folosite.
3. Tema proiectului și obiectivele vizate
Sistemul de orientare solara este un dispozitiv care orientează un reflector, un
panou solar sau o lentilă către Soare. Pentru a maximiza energia captată de la razele solare
reflectorul trebuie orientat astfel încât razele solare să fie focalizate pe colector, iar, în cazul
panoului solar, acesta trebuie orientat astfel încât razele solare să fie perpendiculare pe
10
suprafața sa, un unghi de i ncidență de 0 ⁰. Acesta are ca obiectiv menținerea acestui unghi de
incidență de -a lungul zilei.
Proiectul de față are ca scop implementarea unui sistem de conducere a unui
mecanism electromecanic de poziționare pe două axe. Mecanismul constă dintr -o structură
cu panouri fotovoltaice care urmăresc traiectoria Soarelui pe parcursul zilei. Pentru control s –
a apelat la implementarea cu ajutorul unui PLC în detrimentul controlului “mai clasic” care
folosește doar senzori.
Argumente în favoarea studierii și implementării unui sistem de orientare solara:
– Creșterea eficienței cu până la 40% față de structurile fixe, în cazul panourilor
fotovoltaice;
– Reducerea suprafeței ocupate de panourile solare pentru aceeași energie captată;
– Prețul, de cele mai multe or i, nesemnificativ comparativ cu prețul unui panoului
solar;
Sistemele de orientare solara mai sunt folosite și în meteorologie pentru monitorizarea
radiației directe, difuze sau globală a Soarelui
Partea teoretică a proiectului urmărește clarificarea noțiu nilor și acumularea de
cunoștințe despre stadiul actual al dezvoltării sistemelor de poziționare.
Partea practică constă din realizarea montajului și utilizarea unei aplicații. Aceasta
aplicație, va fi rulată pe PLC, este dedicată conducerii procesului ș i interfațării cu cea dea
doua aplicație. Aplicația numărul doi rulează pe un PC și are rol de supraveghere și control,
oferind o interfață grafică ușor de folosit de utilizator.
CAPITOLUL 2. FUNDAMENTARE TEORETICĂ
1. Tipuri de sisteme de orientare solar ă
Sistemele de orientare solara se pot împarț i in doua mari categorii: cele cu orientare
solara activa respectiv pasiva.
Orientare solara pasivă
Sunt sisteme care folosesc pistoane cu gaz lichefiat cu punctul de fierbere la o
temperatur ă foarte mică (până în jurul valorii de 48 de grade Celsius). Construirea acestor
dispozitive solicită foarte mult proiectantul, atenția la detalii, un exemplu ar fi poziționarea la
răsărit , vântul fiind o altă problemă a acestor tipuri de sisteme. Sunt caracterizate p rin faptul
că realizează o poziționare aproximativă, fiind recomandate poziționării panourilor
fotovoltaice.
Acest termen de orientare solară pasivă mai este folosit și pentru modulele
fotovoltaice ce au o hologramă in spatele dungilor celulelor fotovoltai ce. În cadrul acestor
sisteme lumina trece prin partea transparenta a celulei și se reflectă cu ajutorul hologramei
astfel ajungând și in spatele celulei, in acest fel mărind -ui suprafața de absorbire.
Orientare solar ă activ ă
In componența lor se regăsesc motoare cu reductoare sau motoare pas cu pas
comandate printr -un controler pentru orienta rea dispozitivul ui datorită modificării poziției
Soare lui pe parcursul unei perioade de timp .
Sistemele de orientare active pe doua axe sunt folosite si pentru orient area
heliostatelor . "Heliostatul est e un i nstrument folosit pentru proiectarea unui fascicul de raze
solare asupra unui punct, independent de deplasarea Pământului în raport cu Soarele ." [7]
In ceea ce privește sistemele de orientare solare active datorit a specificului lor acestea
implica si implementarea unui sistem de control. Acesta se poate face prin mai multe metode:
[7] http://dexonline.ro/definitie/heliostat
– 12 –
Controlul bazat pe senzori
Cu ajutorul unor fotorezistențelor se caută sursa cea mai concentrata de lumina , iar
modulele se vor poziț iona spre acest punct luminos. Cu ajutorul unui automat programabil se
pot antrena motoarele și decide mișcarea panoului sau menținerea poziției actuale pentru a
beneficia de maximul din lumina difuza.
Principalul dezavantaj al controlului bazat exclusiv pe senzori este iritația creată de
nori. Sistemul caută in continuu cea mai puternica sursa de lumina, consumând energie
urmărind norii.
Cu ajutorul acestor senzori se poate determina luminozitatea, dar și direcția de
mișcare a luminozității . Senzorii se montează de obicei distanțați unul de celalalt pentru a
minimiza efectul obiectelor reflectorizante .
Controlul calendaristic
Prin control calendaristic se înțelege mișcarea panourilor sau modulelor conf orm
calendarului și locației. Programul derulează tr aiectoria Soare lui în funcție de data
calendaristică. Traseul nu v a fi influențat de umbra , obiecte reflectorizante si va consuma o
cantitate mult mai mica de energie pentru poziționare .
Controlul combinat senzoric -calendaristic
De obicei folosirea unui control ului calendaristic este suficientă pentru aplicațiile
folosite în mod obișnuit . În cazul în care se sistemul va conține panouri solare bazate pe
lentile sau oglinzi parabolice este necesară o ajustare mai exactă.
În cazul descris mai sus, pentru u n câștig de energie mai mare, se folosește controlul
combinat senzoric -calendaristic. Se poziționează sistemul conform calendarului, apoi se
ajustează poziția conform valorii unui a sau mai multor senzor i. Recunoaște rea luminozității
relative combină avanta jele controlului calendaristic cu cel bazat pe senzori .
In funcție de traiectoria executata sistemele de orientare solara activa pot fi:
Sistem de orientare solar cu 1 axă
Sistemele de orientare solară cu o axă sunt dispozitive cu panouri solare ce urmează
traiectori a Soare lui pe parcursul zilei ( fig. 2.1 Poziționarea pe o axă) . Intră în discuție numai
– 13 –
controlul calendaristic, deoarece nu este posibilă o ajustare exactă a panourilor. Acest tip de
control se poate aplica atât la panouri fotovoltaice cât și la colectoare solare. Folosirea
sistemelor de orientare solara cu o axă duce la creșterea cantităț ii de raze absorbite cu
aproximativ 25%.
Sistem de orientare solară cu 2 axe
Aceste dispozitive p ermit poziționarea exactă pe azimut și pe elevație sau pe
declinație și unghi orar . Astfel sistemul este poziționat optim pe tot parcursul zilei respectiv
pe parcursul întregului an acumulând energia maximă posibilă de la modulele solare.
Folosirea sistemelor de orientare solară cu două axe duce la creșt erea câștigului cu
aproximativ 40%.
Fig. 2.1 Tipu ri de dispozitive de poziționare
– 14 –
2. Radiația solar ă
Radiația globală se definește ca radiația primită de la Soare pe o suprafață orizontală
aflată la nivelul solului într -o o zi senină . Radiația globală este suma dintre radiația directă și
radiația difuză .[8]
Radiația solară difuză are aceeași valoare, indiferent de orientarea suprafeței
receptoare.
Radiația solară directă este parte a radiației solare care ajunge direct pe suprafața
pământului sub form ă de fascicule de raze paralele .
Radiația direc tă este influențată nu numai de poziția Soare lui (vezi fig. 2.2 ) dar și de
starea atmosferei: nebulozitate, umiditatea aerului, poluare ș.a. Maximumul radiației are loc
în lunile iulie august și nu coincide cu durata maximă a zilei și înălțimea maximă a Soare lui,
care au loc în iunie.
Fig. 2.2 Variația radiației solare în funcție de direcția razelor solare,
pentru diferite situații atmosferice [9]
[8] http://geografic.info/dictionar -geografic/radiatia -globala -totala -.html
[9]http://www.sistemeeco.ro/descriere_sistem_pan ouri_solare.html
– 15 –
Radiația solară este direct proporțională cu gradul de înso rire. Insolația, gradul de
însorire, este distribuită neuniform de -a lungul zilei, neuniform pe suprafața Pământului, fiind
în strânsă legătură cu poziția geografică și condițiile climatice locale (vezi fig. 2.3 ).
Fig.2.3 Nivelul mediu al insolației în București [10]
[10]Particularitati ale energiei solare http://www.sistemeeco.ro/descriere_sistem_panouri_solare.html
– 16 –
3. Unghiuri solare
Pentru precizarea poziției Soarelui pe sfera cerească sunt utile sistemele de
coordonate:
– orizontale
– orare
– ecuatoriale
– eliptice
Toate sistemele de coordonate considerate au aceeași origine observatorul.
În cazul f olosirii coordonatelor ecuatoriale, poziția Soare lui este raportată față de
planul ecuatorului ceresc.
Sistemul eliptic are la bază mișcarea eliptică a Pământului în jurul Soarelui (mișcarea
de revoluție).
De interes pentru lucr area de față este sistem ul de coordonate orizontale și si stemul de
coordonate orare.
Sistemul de coordonate orizontale :
Unghiul azimutal – unghi măsurat în sens orar de la Nord (uneori Sud) spre proiecția
unui punct pe orizont.
Elevația – unghi măsurat pe verticală de la pro iecția unui punct pe orizont la punctul
respectiv.
Unghiul zenital – unghi măsurat de la verticala locului (zenit) la un punct pe cer.
Unghiul zenital poate fi folosit împreună cu unghiul azimutului pentru a indica poziția unui
corp pe cer (vezi fig. 2.4 ). Este complementar elevației:
elevația = 90° – zenit (1)
– 17 –
Fig.2.4 Sistemul de coordonate orizontale [11]
Sistemul coordonatelor orare :
Declinația (notație decl) unui punct de pe sfera cerească este unghiul dintre direcția
de la observator spre acel punct și planul paralel la planul ecuatorului ceresc care trece prin
punctul de observare. Valoarea d eclinați ei este pozitivă dacă Soarele este deasupra de planul
paralel al ecuatorului și negativă dacă se află sub.
Unghiul orar (notație ha), unghiul definit ca unghiul dintre planul meridianului
locului și planul determinat de axa Pământului și Soare. Acest ultim plan este poziționat tot
peste planul unui meridian și se interpreteaz ă ca o prelungire a acestuia până la Soare.
Unghiul orar este cel mai ad esea exprimat în ore, minute și secunde, relația dintre
unghiul efectiv și valoarea sa în timp este dată de relația:
(2) [12]
În cazul Soarelui, unghiul orar poate fi determinat ca interv alul de timp rămas sau
intervalul de timp care s -a scurs până la, respectiv de la amiază. La amiază Soarele atinge
[11] http://www.powerfromthesun.net/Book/chapter03/chapter03.html
[12] http://ro.wikipedia.org/wiki/Unghi_orar
– 18 –
punctul maxim pe elevație, unghiul solar va avea valoarea 0, în consecință Soarele va
intersecta meridianul local.
Unghiul orar al Soarelui va fi cu semnul plus dacă So arele se află la Vest de
meridianul local, cu semnul minus dacă se află la Est de meridianul local. [13]
Traiectoria Soare lui în emisfera nordică are următoarele particularități:
În jurul solstițiului de iarnă , de regulă 21 sau 22 Decembrie, punctul de r ăsărit și
apunere se deplasează către sud, iar numărul de ore cu lumină scad . În România
declinația este în jur de -24⁰.
În jurul solstițiului de vară, de regulă 20 sau 21 Iunie, se întâmplă opusul: Soare le
răsare la N -E și apune la N -V, iar numărul de o re de lumină cresc . În România
declinația este în jur de 24 ⁰.
Fig.2.5 Traiectoria Soarelui în timpul anului [14]
[13] http://www.math.ubbclu j.ro/~raduz/astro/seminar/online/2/
[14] http://www.ziarulstiintelor.eu/articole -deschise/2011 –
08/gps.aspx?alttemplate=articol_deschis_print
– 19 –
CAPITOLUL 3. AUTOMATUL PROGRAMABIL CJ1M
1. Definirea automatului programabil
Automatele programabile (AP), în engleză Programable Logic Controler (PLC), pot fi
considerate microcalculatoare specializate care funcționează în timp real, adică asigură o
limită maximă pentru durata procesului de achiziție, prelucrare și redare a informațiilor. [15]
Funcționarea unui AP constă în scanarea intrări lor, executarea algoritmului de
conducere, actualizarea ieșirilor și realizarea operațiilor de întreținere. Sa rcina proiectantului
este concentrată asupra algoritmului de conducere, task -urile de intrare, ieșire și întreținere
sunt ascunse.
PAC (Programmab le Automation Controller) sunt alte tipuri de calculatoare folosite
în conducerea automată și prezintă avantajul că oferă acces la resursele hardware ale
sistemului.
Automatele Programabile [16] sunt cele mai populare sisteme de control utilizate în
industr ie, datorită avantajelor pe care le oferă:
– costuri mici pentru a controlul sisteme complexe
– flexibile, permit modificarea strategiei de conducere
– pot conduce mai multe procese
– permit implementarea de algoritmi de control sofisticați
– mediul de dezvoltare permite obținerea de programe rapid, depanarea programelor
și refolosirea algoritmilor
– sunt fiabile
Pentru ușurarea programării PLC -urilor standardul IEC 61131 stabileste cinci limbaje
de programare:
– Lader Diagram (LD) limbaj grafic care se aseamănă cu o schemă cu relee
– Function Block Diagram (FBD) limbaj grafic cu blocuri interconectate
– Structured Text (ST) limbaj de nivel înalt
– Instruction List (IL) limbaj de nivel scăzut, similar cu limbaj de asamblare
– Sequential Function Chart (SFC) limbaj pentru a implementa automate cu stări
sau cu control în paralel la mai multe procese
[15] http://www.circuiteelectrice.ro/electronica -digitala/logica -ladder/automate –
programabile -plc
[16] http://www.scr itube.com/tehnica -mecanica/Definirea -notiunii -PLC15311.php
– 20 –
AP nu furnizează intrărilor și ieșirilor tensiune de alimentare, de aceea este necesar să
se asigure alimentarea intrărilor printr -o sursă externă.
Listă cu cele mai frecven te tensiuni de alimentare pentru intrări/ieșiri și AP:
24 Vdc, 12 -48 Vac, 12 -48 Vdc, 5Vdc (TTL), 230 Vac, 120 Vac.
2. Gama de automate programabile OMRON
PLC-urile Omron sunt împărțite în trei categorii:
Compact PLC Series , include: CPM1A, CPM2A, CPM 2C, CP1L,
CP1H caracteristici:
până la 320 intrări/ieșiri
intrări/ieșiri integrate
sursă de alimentare integrată
ideale pentru controlul aplicațiilor simple
nu se pot adăuga unități suplimentare
Modular PLC Series , include: CJ1M , CJ1G/H
caracteristici:
până la 2 500 intrări/ieșiri
există modele cu intrări/ieșiri încorporate
se pot adăuga module: de pozitionare, de intrări etc.
suport pentru comunicația în rețea: Ethernet, DeviceNet,
PROFIBUS -DP, CAN
Rack PLC Series, include: CS1G/H, CS1D caracteristici:
până la 5 000 intrări/ieșiri
achiziție de date de mare precizie și viteză
funcții de pozitionare performante
aceleași facilități de comunicare ca seria modulară
Lista completă și datele de catalog pot fi consultate la adresa
de internet: http://industrial.omron.eu
– 21 –
3. Specificațiile AP CJ1M
Dimensiunile de gabarit mici reduce spațiul necesar pentru montarea automatului. În
ciuda dimensiunilor mici, aceste automate pot furniza 30 de puncte de i ntrare/ieșire. Cu
ajutorul unor module de extensie, această capacitate poate fi mărită . Specificațiile obținute
din manualul operațional [17].
3.1. Specificațiile general e
Timpul de
execuție al
instrucțiunilor Instrucțiuni de bază LD 0,10 μs
OUT 0,35 μ s
Instrucțiuni speciale XFER (1000 cuvinte) 650.2 μs
aritmetică în BCD minim 21,5 μs
aritmetică în binar minim 0,30 μs
aritmetică în virgulă
mobilă minim 15,7 μs
Task -uri Întreruperii taskurilor
ciclice cu TKON Posibilă
Întreruperi planifica te –
Task -uri
corespunzătoare
întreruperilor Toate instrucțiunile sunt întrerupte când apare o
cerere de întrerupere. Nu se asigură blocarea
accesului la anumite date pe parcursul
întreruperii. Pentru a inhiba întreruperile se vor
utiliza instrucțiuni spe ciale: DI și EI
Intervalul de lansare a
task-urilor
corespunzătoare
întreruperilor De la 0,5 ms la 999,9 ms, 0,1 ms increment sau
de la 1 ms la 9 999 ms, 1m increment sau
de la 10 ms la 99 990 ms, increment 10 ms
17 SYSMAC CJ Series CJ1H -CPU__H -R, CJ1G/H -CPU__H, CJ1G -CPU__P, CJ1G –
CPU__, CJ1M -CPU__ Programmable Controllers Operation Manual,
OMRON http://www.omron –
ap.com/admin/acces s_download_plc.asp?from=pdf_CJ1M&catlvl=43
&to=W341&product_model=CJ1M&open=0
– 22 –
Mențiuni Task -urile sunt pre emptive
Intrări și ieșiri
încorporate Prezente
Instrucțiuni de
tip Timer și
Counter TIMU, TIMUX,
RMUH,
TMUHX Nu pot fi folosite
TIM, TIMH,
TIML
CNT, CNTR Pot fi folosite
Instrucțiuni de
control PID cu autotuning
Număr de instru cțiuni
aprox. 400
Număr de task -uri 35
– 32 task -uri ciclice
– 4 task -uri corespunzătoare întreruperilor
Tipuri de întreruperi – Întreruperi generate la anumite intervale de timp
– Întreruperi asociate intrărilor încorporate
– Întreruperi lansate la întreruperea alimentării
– Întreruperi externe de la unități speciale de intrări -ieșiri
Zona de memorie
CIO Zona de
Intrări Ieșiri 40 cuvinte (640 biți)
de la CIO 0000 la CIO 0039
Zona de Intrări
Ieșiri
Încorporate – 10 intrări: CIO 296000 – CIO 296009
– 6 ieșiri: CIO 296100 – CIO 296105
Zona de mem orie
de lucru 512 cuvinte (8192 biți): W000 – W511
Biți din această zona sunt folosiți pentru a controla
execuția programului , pentru calcule și condiționări
intermediare, între intrări și ieșiri.
Zona de memorie
de lucru cu reținerea
valorilor 512 cuv inte (8192 biți): H000 – H511
Biți din această zonă sunt folosiți pentru a controla
execuția programului, cu proprietatea că are loc
reținerea valorilor cânt PLC nu m -ai este alimentat
– 23 –
Zona de memorie
pentru Timer 4096 biți: T0000 – T4095
Zona de memor ie
pentru Counter 4096 biți: C0000 – C4095
Zona de memorie
pentru date 32 K cuvinte: D00000 – D32767
din care 9600 cuvinte rezervate pentru unitățile speciale
de intrare -ieșire
Zona de
registri de index (RI) 16 registri de index: IR0 – IR15
RI sunt fol osiți pentru a accesa indirect zone din
memoria de date sau memoria extinsă
Zona de fanioane de
control task -uri 32 fanioane: TK0000 – TK0031
Un fanion este TRUE (1) când task -ul asociat lui este în
execuție
Descrierea funcțiilor de intrare specifice C J1M
Intrări numerice încorporate
o Zece intrări pot fi folosite ca intrări numerice
o CIO 296000 – CIO 296009 sunt biți din memorie corespunzători intrărilor
numerice
o Intrările pot fi reactualizate în timpul rulării task-urilor prin executarea unei
instrucț iuni de citire împreună cu opțiunea reactualizare imediată
o Constanta de timp pentru intrări poate lua următoarele valori: 0ms, 0.5 ms, 1
ms, 2 ms, 4 ms, 8 ms, 16 ms, 32 ms. Reducerea efectului zgomotului se
realizează dacă se alege o valoare suficient de m are pentru constanta de timp.
o Primele patru intrări pot fi folosite ca intrări numerice de mare viteză;
semnale cu lățime pe ON de minim 30 μs pot fi recepționate indiferent de
timpul de execuție a unui ciclu program
o Intrările 0 -3 nu pot fi folosite ca i ntrări numerice când acele intrări sunt
folosite ca intrări întrerupte
o Intrările 8 și 9 nu pot fi folosite când counter -ul de mare viteză 0 este folosit,
în plus nici intrarea 3 nu poate fi folosită atunci când pentru a reseta counter -ul
se folosește sem nal electric. Intrările 6,7, respectiv 1 sunt supuse acelorași
restricții când counter -ul de mare viteză 1 este folosit.
– 24 –
o Apar și alte restricții atunci când este folosită funcția „căutarea originii“
Intrările 0 -5 Intrările 6 -9
Tensiune la intrare 24 V DC +10% -15%
Impedanța la intrare 3,6 KΩ 4,0 KΩ
Tensiune/curent pentru
detectare 1 logic minim 17,4 V DC; 3 mA minim
Tensiune/curent pentru
detectare 0 logic maxim 5 V DC; maxim 1 mA
Timp de detectare
1 logic maxim 8 ms
Timp de detectare
0 logic maxim 8 ms
Intrări întrerupte – mod de lucru direct
o Patru dintre intrări pot fi folosite pentru a genera întreruperi
o Execu tă task -ul corespunzător într eruperii atunci când intrarea devine ON
sau devine OFF
o Biți CIO 296000 – CIO 296003 sunt asociați întreruperilor 0 -3 și controlează
execuția task -urile 140 -143
o Timpul de răspuns, de la semnalizarea evenimentului până la inițierea task –
ului, este de aprox. 0,2 ms
Intrări întrerupte – mod de lucru counter
o Patru dintre intrări pot fi folosite pentr u a număra impulsuri
o Decrementează valoarea numărătorului la fiecare front pozitiv sau negativ al
intrării. Lansează o întrerupere și execută task -ul corespunzător întreruperii.
o Biți CIO 296000 – CIO 296003 sunt asociați întreruperilor 0 -3 și controlea ză
execuția task -urile 140 -143
o Frecvența maximă a semnalului de la intrare este de 1kHz
– 25 –
o Interval numărare: 0000h – FFFFh. Este memorat în cuvintele A532 – A535
din zona de memorie auxiliară
Counter de mare viteză – mod de lucru: valoare țintă
o Două c ountere pot fi folosite pentru a număra impulsuri
o Se execută o întrerupere și se lansează task-ul care tratează întreruperea atunci
când conținutul numărătorului este egal cu o valoare țintă
o Oricare dintre task -urile de întreruperi poate fi apelat atunc i când counterul
ajunge la valoare specificată de instrucțiunea CTBL
Counter de mare viteză – mod de lucru: interval
o Două countere pot fi folosite pentru a număra impulsuri
o Se execută o întrerupere și se lansează task-ul care tratează întreruperea atun ci
când conținutul numărătorului este într -un anumit interval
o Oricare dintre task -urile de întreruperi poate fi apelat atunci când valoarea
counterului ajunge în intervalul specificat de instrucțiunea CTBL
Counter de mare viteză – mod de lucru: măsurarea frecvenței
o Două countere pot fi folosite pentru a măsura frecvența
o Se măsoară frecvența cu ajutorul instrucțiuni PRV
o Frecvența maximă pentru modul de intrare diferențial este de 50 kHz
o Frecvența maximă pentru alte moduri de intrare este de 100 kHz
o Funcți a PRV citește frecvența și convertește rezultatul în rotații/miut
Descrierea funcțiilor de ieșire specifice CJ1M
Ieșiri numerice încorporate
o Șase ieșiri pot fi folosite ca ieșiri numerice
o CIO 296100 – CIO 296105 sunt biți din memorie corespunzători ieș irilor
numerice
o Ieșirile pot fi reactualizate în timpul rulării task-urilor prin executarea unei
instrucțiuni de ieșire împreună cu mențiunea reactualizare imediată
o Ieșire de tip tranzistor (Sinking)
– 26 –
Interval tensiune de lucru 4,75 – 26,4 V DC
Curent max im 3,0 A/intrare maxim 10 ms
Timp de setare
nivel 1 logic maxim 0,1 ms
Timp de setare
nivel 0 logic maxim 0,1 ms
Sursă de alimentare
externă minim 10,2 V DC
maxim 26,5 V DC
minim 50 mA
Ieșire de tip tren de impulsuri
o Două ieșiri: 0 și 1
o Pot fi configurate ca producă impulsuri cu următoarele proprietăți:
-frecvență: 0Hz la 100KHz
-factorul de umplere 50%
o Panta impulsurilor poate fi controlată cu instrucțiunile:
SPED pentru pantă fără accelerație/ decelerație
ACC pentru pantă cu accelerație trape zoidală
PLS2 pentru o pantă diferită pentru accelerație și decelerație
Ieșire PWM
o Două dintre ieșiri, 4 și 5, încorporate pot fi folosite ca ieșiri PWN
o Se folosește instrucțiunea PWM
Datele au fost obținute după consultarea manualului de operare a intră rilor și ieșirilor
pentru OMRON CJ1M [18].
18 CJ-series Built -in I/O CJ1M -CPU21/22/23 , OMRON http://www.omron –
ap.com/admin/login.asp?service_type=66&product_model=CJ1M&catlvl=43
– 27 –
3.2. Configurarea funcțiilor de intrare și ieșire
Configurarea intrărilor 0 -3 se face prin selectarea modului de lucru pentru fiecare
intrare :
– “Normal ” – intrare folosită ca intrare numerică
– “Interrupt ” – intrare folosită ca intrare generatoare de întrerupere
– “Quick” – intrare numerică pentru impulsuri mai mici de 30 μs
În aceea și fereastră se setează si constanta de timp (de filtrare) pentru intrări.
Numărătoarele de mare viteză 0 și 1 pot fi configu rate prin alegerea din următoarelor
opțiuni:
1. Tipul de numărător:
nu se folosește numărător
numărător la frecvența maximă de 60 kHz
numărător la frecvența maximă de 60 kHz
2. Modul de numărare: liniar sau circular
3. Resetare: hardware -software sau software
4. Modu l de intrare:
numărare diferențială
numărare impuls cu specificare direcției prin alt semnal
numărare cu două impulsuri: incrementare, respectiv decrementare
numărarea unui singur impuls, de incrementar
– 28 –
Pentru configurarea ieșirilor se folosesc taburile “Define Origin1” și “Define Origin
2”. În cazul care se folosesc ieșirile numai ca ieșiri numerice trebuie debifată opțiunea “Use
define origin operation”
3.3. Operarea unui PLC modular OMRON
Ciclul program specific unui PLC
Fig. 3 .1 Ciclul program specific unui PLC CJ1M
Execuția algoritmului de control (ciclul program) decurge astfel (vezi fig.3 .1):
– 29 –
Se execută task -urile ciclice începând cu task -ul 0.
Dacă se generează o întrerupere, execuția task -urilor ciclice se întrerupe, se execută
task-ul care tratează întreruperea, se revine la execuția task -urilor ciclice.
La CJ1M task -urile de tratare a întreruperilor se pot executa ciclic prin activarea lor
cu instrucțiunea TKON. Astfel de task -uri se numesc task -uri „extra ciclice” și se
execută începând c u task -ul 0 după ce are loc execuția task -urilor ciclice
La sfârșitul execuției are lor reactualizarea intrărilor și ieșirilor. Această operațiune
acționează asupra următoarelor zone de memorie: memoria alocată intrărilor și
ieșirilor, memoria specială de intrare -ieșire, memoria unităților de pe bus.
La unele AP este posibil să se execute instrucțiuni în fundal pentru a reduce timpul de
execuție al algoritmului. Procesarea datelor sub formă de vectori, exemplu căutări, sau
procesarea textului pot conduce la mărirea cilului program. Execuția în fundal determină
împărțirea op erațiuni lor de procesare pe mai multe cicluri program.
Această metodă de limitare a timpului de execuție se pretează situațiilor când se
procesează date semnificative cantitativ, iar pro cesarea lor nu trebuie să fie în timp real.
Ciclul program maxim și monitorizarea ciclului
În cadrul ferestrei cu proprietății se poate seta o valoare maximă pentru timpul de
execuție al ciclului principal al programului. Dacă timpul de execuție depășeș te valoarea
setată atunci se activează flagul “Cycle Time Too Long Flag A40108” și se oprește operarea
PLC-ului.
Monitorizarea se face citind timpul de execuție al ciclului anterior aflat la adresele
A264, A265, în zona auxiliară de memorie. Unitatea de măsură este 0,1ms.
– 30 –
4. Programarea unui PLC modular OMRON
Programarea PLC -ului CJ1M s -a realizat după consultarea manualului de programare
OMRON, valabil pentru majoritatea PLC -urilor OMRON disponibile [19].
4.1Instrucțiunea în limbaj LD
Fig. 3.2. Instrucțiunea în limbaj LD
Urmărind figura 3.2 se observă ș a intrare, condiția de execuție controlează execuția
instrucțiunii, iar la ieșire reprezintă o componentă a rezultatului și va condiționa executarea
următoarei instrucțiuni.
Condiția de execuț ie se resetează la fiecare treaptă din cadrul programului.
Se diferențiază următoarele tipuri de instrucțiuni:
Instrucțiuni de intrare
o conectate în stânga de bus
[19] SYSMAC CS/CJ Series Programming Manual W394-E1-14 Programmable
Controllers Programming Manual, OMRON
http://www.omron –
ap.com/admin/access_download_plc.asp?from=pdf_CJ1M&catlvl=43
&to=W394&product_model=CJ1M&open=0
– 31 –
o pentru execuție nu necesită condiție
o în funcție de rezultatul execuției generează condiția de execuți e pentru
instrucțiunea următoare .
Instrucțiuni intermediare
o sunt conectate între instrucțiunile de intrare și ieșire
o se execută în funcție de condiția de execuție de la intrare
o rezultatul execuției generează condiția de execuție pentru instruc țiunea
următoare
Instrucțiuni de ieșire
o conectate în dreapta de bus
o se execută în funcție de condiția de execuție de la intrare
o nu mai trimite la ieșire condiția de execuție
Condiția specială este o condiție care este menținută pe parcursul unui task, nu se
mai resetează la fiecare treaptă. Una din următoarele instrucțiuni afectează condiția specială:
IL și ILC blochează execuția unei părți din program
BREAK și NEXT nu se execută instrucțiunile între cele doua instrucțiuni
BPRG si BEND marchează progr am bloc
Fanioanele sunt biți care marchează rezultatul anumitor operații: matematice (carry), de
comparare (egal, mai mic, mai mare, egal cu zero), operații speciale.
Operanzii reprezintă parametrii instrucțiunilor.
Se pot grupa în:
operanzi sursă care pot fi o adresă sau o constantă
operanzi destinație, sunt numai de tip adresă
operanzi numerici, folosiți în instucțiuni de salt
Operanzii de tip adresă pot adresa un bit sau un cuvânt. La adresarea se specifică zona
de memorie, urmată de patru cifre car e indică locația cuvântului. Pentru a adresa un bit se
mai adaugă doua cifre pentru a localiza bit -ul în cadrul cuvântului . Un cuvânt are 16 biți,
de la 0 la 15.
Exemplu: D0000 – primul cuvânt din zona de date
– 32 –
D0000 01 – bitul 1 din primul cuvânt din zo na de date
4.2. Reprezentarea numerelor
Instrucțiunile PLC -ului CJ1M sunt împărțite, în general, în instrucțiuni care lucrează
cu numere reprezentate binar și instrucțiuni pentru numere BCD.
Operanzii întregi sunt de două feluri:
operanzi în baza 10, su nt prefixate de caracterul amperand (&) sau plus
(+) sau minus ( -).
operanzi în baza 16, sunt prefixate de caracterul diez (#).
Formatul datelor este sintetizat în tabelul următor:
Reprezentare binară Operand în baza 10 Operand în baza 16
întreg fără semn
de la &0 la &65535 de la #0000 la #FFFF
întreg cu semn
de la -32768 la +32767 negativ de la #8000 la #FFFF
pozitiv de la #0000 la #7FFFF
Reprezentare BCD Operand
întreg BCD
de la #0000 la #9999
Operanzi numere reale pot fi în virgulă mobilă simplă (pe două cuvinte) sau virgulă
mobilă dublă (pe patru cuvinte).
– 33 –
4.3 Execuția instrucțiunilor
Execuția instrucțiunilor decurge întotdeauna de la stânga la dreapta, de sus în jos.
Nu pot exista trepte întrerupte sau trepte incomplete.
O treapt ă este incompletă dacă o instrucțiune intrare sau de ieșire este conectată și
la bus -ul stâng și la bus -ul drept. Această situație reprezintă o eroare și va fi semnalizată de
mediul de dezvoltare.
Nu există o limită a numărului de intrări care pot fi cone ctate in serie (ȘI logic)
sau în paralel (SAU logic). În schimb nu este permisă conectarea în serie a instrucțiunilor de
ieșire ci numai în paralel.
O intrare poate fi citită după ce a fost folosită ca ieșire, dar intrare nu poate fi
folosită ca ieșire. O ieșire care este folosită de două sau mai multe ori ca ieșire va fi
suprascrisă, la ieșirea efectivă va fi trimisa ultima valoare.
5. Mediul de dezvoltare CX -Programmer
CX-Programmer este o aplicație creată de OMRON pentru a crea, testa și întreține
programele asociate PLC -urilor din seriile: CS/CJ, CV și C.
Începând cu versiunea 4.0 este posibilă programarea PLC -ului CJ1M versiunea 2.0.
O descriere detaliată a utilizării acestui mediu se găsește în [***02,a].
5.1. Crearea unui proiect nou
Pentru a crea un proiect trebuie cunoscute următoarele detalii de proiectare ca:
numărul PLC -urilor utilizate, seria PLC -urilor, dacă se folosește proprietatea de procesare
paralelă și setări individuale.
Procedura de creare a unui nou proiect:
1. Click pe butonul New
2. Selectarea tipului de PLC
3. Click pe Settings și selectarea tipului de CPU
4. Se selectează tipul de comunicație și se configurează prin click pe settings
5. Se introduce un nume
6. Se salvează
– 34 –
Odată cu crearea proiectului sunt create cinci tabele:
– tabela cu simbol urile globale, inițial conține simbolurile rezervate
– o tabela goală cu simbolurile locale
– tabela cu zonele de memorie
– tabela cu setările PLC -ului
– tabela folosită de unitățile de intrări -ieșiri
5.2. Definirea simbolurilor
Simbolurile asociază unei zone d e memorie sau constante un nume simbolic dat de
programator.
Un proiect bun necesită ca în program să fie folosite simboluri nu adrese și constante
numerice. Prin folosirea simbolurilor lizibilitatea programului crește și dezvoltarea ulterioară
devine mai ușoară.
Simbolurile pot fi globale sau locale. Cele globale sunt la nivel de PLC, sunt
accesibile din toate task -urile. Cele locale sunt vizibile la nivelul task -ului unde au fost
definite, devenind astfel simboluri private.
Este posibil ca un simbol lo cal să aibă aceleași nume ca un simbol global, în acest caz
definiția simbolul local va suprascrie definiția simbolului global în task -ul respectiv. La
verificarea simbolurilor, compilatorul CX -Programmer va semnaliza această situație printr -o
avertizare .
Procedura de verificare a simbolurilor se poate efectua și la cererea programatorului
(Click dreapta -> Validate Symbols). Se caută simbolurile incomplete, simbolurile care se
referă la aceeași adresă, simbolurile cu același nume care sunt și locale și glo bale.
Procedura de creare a unui simbol nou:
1. Click View -> Symbols -> Global sau View -> Symbols -> Local
2. Click dreapta, Insert Symbol
3. Se completează câmpul nume
4. Se alege tipul de dată. Această poate fi de
– numeric:
– întreg, complement față de doi : INT, DINT, LINT, UDINT, UINT, ULINT
– întreg, BCD: UDINT_BCD, UINT_BCD, ULINT_BCD
– real: REAL, LREAL
– 35 –
– boolean: BOOL
– constantă numerică: NUMBER
5. Specificarea adresei sau valorii
6. Adăugarea de comentarii. Aceste comentarii, în funcție setări, vor fi
vizibile și în program în dreptul simbolurilor.
Odată adăugat, un simbol poate fi editat, copiat, mutat sau șters.
5.3. Editarea programului
Pentru a crea un program în limbaj LD trebuie mai întâi deschisă fereastra
corespunzătoare: C lick View -> Diagram.
Programarea în limbaj LD se face prin tragere și lipire de elemente grafice și prin
completarea câmpurilor cu datele necesare pentru fiecare element grafic.
Orice program poate fi construit cu ajutor a nouă elemente grafice:
Contac t deschis.
Contact închis
Contact deschis SAU
Contact închis SAU
Bară de legătură verticală
Bară de legăturo orizontală
Ieșire deschisă
Ieșire închisă
Instrucțiune
– 36 –
La crearea proiectului se creează programul gol „NewProgram1” care pate fi editat și
redenumit. Se mai creează : secțiunile „Section1” și „End” și tabela cu simboluri locale
„Symbols”. Toate acestea reprezintă componentele unui program (task), inițial sunt vide.
Procedura de creare a unui program nou:
1. Click Insert -> Program ;
2. În fereastra „Project Workspace” se poate redenumi programul ;
3. Click dreapta -> Properties ;
4. Programul trebuie asociat unui anumit tip de task. Se alege din lista „Task type”
tipul dorit ;
5.4. Instalare adaptor USB. Conectarea la PLC
Dacă calculatorul pe care este ins talat CX -Programmer nu are port RS 232 trebuie
instalat un adaptor PCI – RS 232 sau USB – RS 232.
Pentru instalarea adaptorului USB se urmăresc etapele:
1. Inserare CD cu driver
2. Inserare adaptor într -un port USB
3. Found New Hardware și se selectează instalare a de la calea:
[CD DRIVE]: \ YX-R04 USB 2.0 TO RS232 Converter(FT232) \
Windows \ win 2000_xp_2003_vista
4. În Device Manager va apărea COM5 ca fiind noul port
– 37 –
Trebuie construit al doilea adaptor (RS 232 – RS 232) care să realizeze următoarea
configur ație:
Fig. 3. 3 Adaptorul RS 232 – RS 232
Pentru a conecta CX -Programmer la PLC, după realizarea și conectarea adaptoarelor
la PC, respectiv la PLC, se folosește funcția “ Auto Online ”.
Prima etap ă este alegerea portului de conectare: PLC -> Auto Online -> Select Serial
Port și se alege din listă portul de pe PC la care a fost anterior instalat adaptorul USB (din
figură reiese portul 5). Această etapă se realizează numai o dată pe același PC, la reconectare
se trece direct la etapa doi.
A doua etapă con stă din conectarea propriuzisă: PLC -> Auto Online -> Auto Online
sau click pe icoana . După identificarea cu succes a PLC -ului se transferă din PLC
programele, setările PLC -ului, tablele cu simboluri și comentariile.
În a treia etapă se alege modul de o perare al PLC -ului: PLC -> Operating Mode din
următoarele opțiuni:
„Program Mode” – nu se execută programul, se folosește pentru a încărca/descărca
date de pe PLC
„Monitor Mode” – programul se execută, dar este oferită posibilitatea editării și
monitorizăr ii execuției în timp real.
„Run Mode” – numai execuția PLC -ului se execută
5.5. Încărcarea programului pe/din PLC
Procedura de încărcare a programului din PLC:
1. PLC -> Work Online, click Yes
– 38 –
2. PLC -> Transfer -> from PLC
3. Selectare ce componente ale prog ramului să fie încărcate, OK
4. Apare mesaj care indică reușita sau nereușita operațiunii
La transferul programului din PLC, programul din editor va fi suprascris.
Procedura de încărcare a programului pe PLC:
1. PLC -> Work Online, click Yes
2. PLC -> Transfer -> to PLC
3. Setarea opțiunile de încărcate, OK
4. Apare mesaj care indică reușita sau nereușita operațiunii
Încărcarea programului pe PLC implică și compilarea programului și schimbarea
modului în “Programming Mode”.
În aceeași categorie de operații se încadrează și compararea programului care rulează pe
PLC cu programul care este încărcat în editor. Se urmează aceeași procedură ca mai sus cu
mențiunea că la pasul doi se alege PLC -> Transfer -> Compare with PLC. Rezultatul
comparării se poate vizualiza în fereast ra “Output” tabul “Compile”.
De asemenea este posibil să se transfere programe, simboluri și comentarii de pe/din
fișiere sau direct pe card de memorie.
6. MEDIUL DE DEZVOLTARE CX -SUPERVISOR
Un proiect CX -Supervisor este setul de obiecte asociat unei aplicații. Proiectul include
fișiere numite pagini, grafice, rapoarte, alarme, animații, configurația referințelor, valoarea
referințelor, rețete [Omron2007,b].
De regulă, fiecare pagină prezintă informații despre un proces sau o activitate
particulară. Paginile se salvează sub forma ”*.pag”.
6.1 Obiectul Point
Cel mai important obiect în CX -Supervisor este așa -numitul Point : o variabilă folosită
intern de mediului CX -Supervisor. Acestea au asociate câte un nume, grup și un tip.
În continuare mă voi referi la Point cu termenul referință .
Crearea unei noi referințe se face prin Editorul de referințe. Fereastra permite de
asemenea vizualizarea tuturor referințelor existente, adăugare, modificarea respectiv ștergerea
– 39 –
unei referințe. Editorul se acceseaz ă prin apăsarea butonului (Point Editor) și este
prezentat în figura 3.4.
Fig. 3.4. Editorul de referințe
Lista referințelor existente se poate filtra după grup. De exemplu, pentru grupul
Control_Manual , lista de filtrată este prezentată în figura 3. 5.
Fig. 3.5. Editorul de referințe – filtrare după grup
Filtrarea se poate face și după tipul referinței:
– toate referințele;
– referințele de tip boolean;
– referințele de tip întreg;
– referințele de tip real;
– referințele de tip text.
Filtra rea după tipul de Intrare/ Ieșire :
– toate referințele;
– 40 –
– referințele de tip memorie;
– referințele de tip intrare;
– referințele de tip ieșire;
– referințele de tip intrare/ieșire.
Prin apăsarea butonului apare un sumar al referințelor existente , prezentat în
figura 3.6.
Fig. 3.6 Editorul de referințe – informații
Fereastra de adăugare a noii referințe est e exemplificată în figura 3.7.
Fig. 3.7 Adăugarea unei noi referințe
– 41 –
Referința poate fi de tipul boolean, întreg, real sau tex t. La adăugarea une i noi
referințe , valoarea implicită este boolean.
În cazul tipului boolean se poate defini textul implicit pentru cele două stări, adevărat
respectiv fals, astfel putându -se afișa referința în format text fără a fi nevoie de folosirea
structurii de decizie (if -else) și setarea unei variabile text.
La alegerea tipului întreg sau real se setează valoarea maximă (nu mai mare de
99999999), valoarea minimă (nu mai mică de -99999999) respectiv valoarea implicită, care
se află între limita su perioară și inferioară.
Pentru referința de tip text se poate introduce un text de lungime maximă de 255
caractere.
După tipul de intrare/ieșire:
– referința de tip memorie este furnizată intern de către CX -Supervisor;
– referința de tip intrare obține dat e de la un echipament extern;
– referința de tip ieșire trimite date către un echipament extern;
– referința de tip intrare/ieșire comunică în ambele sensuri cu echipamentul extern.
Prin setarea dimensiunii vectorului la o valoare mai mare ca 1 se definește un vector
de dimensiunea specificată. Vectorii se pot defini numai pentru referințe de tip memorie.
Dacă se alege o referință care comunică cu PLC -ul, atunci se poate alege în
continuare rata de actualizare. Opțiunile existe nte se prezintă în figura 3.8.
Fig. 3.8. Rata actualizării referinței de tip intrare/ieșire
Alegerea opțiunii On Change duce la realizarea automată a comunicării cu PLC -ul ca
rezultat al modificării unei valori.
Opțiunea On Request specifică o comunicare cu PLC -ul care se creează l a cerere
folosind comenzile pentru script InputPoint și OutputPoint. Valoarea referinței este
modificată intern, dar comunică cu PLC -ul doar când se cere prin folosirea comenzilor.
– 42 –
La a treia opțiune se specifică frecvența cu care se comunică cu PLC -ul. S e poate
specifica o perioadă de ordinul milisecundelor, secundelor, minutelor, orelor sau
zilelor.
Pentru comunicarea propriu -zisă cu PLC -ul, este necesară specificarea legăturii cu
echipamentul folosit. Acesta este prezentată în paragraful următor.
6.2 Comunicarea cu PLC -ul
Dacă referința introdusă comunică cu PLC -ul, sursa externă se alege prin selectarea
atributelor de intrare/ieșire prin apăsarea butonului ”Setup” (setări) din figura 3.9.:
Fig. 3.9. Comunicarea între echipamente
Se adaugă un ech ipament PLC apăsând butonul adaugă PLC. Se alege tipul
echipamentului și se precizează proprietățile din figura 4.2.2.
Fig. 3.9. Setări generale PLC
Conform figurii 3.10. , se introduce adresa la care se află informația în PLC, tipul de
transfer a datel or la pornirea PLC -ului, respectiv alegerea aplicării unui factor de conversie.
– 43 –
În funcție de tipul referinței se poate opta pentru formatul datei reținute în PLC, adică
determină cum este convertită valoarea din calculator într -un format disponibil pe PLC .
Viteza de comunicare cu automatul programabil se poate îmbunătăți utilizând
referințe de tip vector, create prin introducerea unui număr mai mare decât 1 în câmpul
”Array size” (dimensiunea vectorului). Locația datei specifică adresa de început a vecto rului,
elementele acestuia fiind localizate la adrese consecutive.
Fig. 3.10. Setări ale zonei de memorie a PLC -ului
Referințele din grupul ”System point” sunt variabile predefinite în CX -Supervisor.
Acestea nu pot fi modificate, doar vizualizate. Nu mele referințelor de sistem sunt precedate
de simbolul ”$”.
6.3 Comunicarea cu baza de date
Pentru ca CX -Supervisor să se conecteze la o bază de date, aceasta trebuie mai întâi
creată.
În editorul “Workspace Editor”, pe tab -ul “Database”, se adaugă mai întâi conexiunea
la baza de date creată. În continuare se adaugă tabelele dorite. Este importantă alegerea
corectă a blocării tabelei:
Fig. 3.11. Nivel de comunicare cu tabela
– 44 –
Valoarea implicită este Read Only , deci datele nu pot fi modificate.
Aleger ea opțiunii Pessimistic duce la blocarea datelor în momentul în care se începe
editarea și se deblochează când este apelată funcția Update() sau Cancel() . Nu vor apărea
conflicte cu alți utilizatori. Singurul dezavantaj este blocarea datelor pe o perioada mai lungă,
nepermițând altor utilizatori accesarea acelorași date.
Prin folosirea opțiunii Optimistic datele se blochează numai la execuția funcției
Update() , așadar se pot aduce modificări datelor fără a le bloca. Însă este nevoie de
rezolvarea conflict elor pentru cazul în care se editează datele de către doi utilizatori în același
timp.
6.4 Animații
Mediul de dezvoltare CX -Supervisor oferă facilitatea de a crea o aplicație
multilaterală prin utilizarea de acțiuni și animații executate la îndeplinea unor condiții
predefinite. Acțiunile și animațiile sunt create la nivel de proiect, pagină sau obiect folosind
editorul de animații:
Fig. 3.12. Editorul de animații
– 45 –
În coloana Runtime Actions apare o listă a tuturor animațiilor posibile. Coloana
Trigge r Event -Expression reprezintă evenimentele/expresiile care se dorește să declanșeze
animația în cauză.
Lista animațiilor pentru obiect depinde de tipul obiectului selectat. Un singur tip de
acțiune, Execute Script , se poate aplica ca și animație pentru pa gină, respectiv pentru proiect.
Câmpul Users (utilizatori) permite selecția tipului de utilizatori cărora le va fi permisă
folosirea paginii selectate în mediul de rulare.
Unui obiect i se pot asocia diverse animații:
– un obiect poate avea efectul de clipir e
– un obiect își poate schimba culoarea
– se poate afișa o valoare asociată obiectului
– se poate afișa un text asociat obiectului
– un obiect poate fi activ respectiv inactiv
– un obiect poate fi vizibil sau invizibil
– un obiect își poate modifica dimensiunea
– un ob iect poate fi mutat orizontal respectiv vertical
– un obiect se poate roti
– un obiect poate fi umplut cu lichid
– un obiect poate executa un script
6.5 Securitatea datelor
În mediul de dezvoltare se pot aplica măsuri de securitate, astfel încât numai
utilizatorii aplicației cu privilegii pot accesa elemente specifice. Există și posibilitatea de a
administra informațiile de securitate din mediul de rulare, respectiv adăugarea, modificarea
sau ștergerea de utilizatori.
Sunt disponibile următoarele nivele d e privilegii:
– nivel Operator
– nivel Supervisor
– nivel Manager
– nivel Designer
Din mediul de dezvoltare se poate accesa configurația prin selectarea Configured
Users din meniul Runtime Security . Dialogul de configurare este următorul:
– 46 –
Fig. 3.13. Dialog de configurare utilizatori
Implicit, sunt definiți cei patru utilizatori care se văd în figură.
6.6 Alarme
O alarmă se folosește pentru notificări ale unor probleme apărute în timpul rulării
aplicației. Alarmele sunt definite în mediul de dezvoltar e și monitorizare în mediul de rulare.
Toate alarmele declanșate în timpul rulării se salvează într -un fișier numit Alarm
History log.
Alarmele individuale se definesc folosind editorul de alarme. Pentru crearea unei noi
alarme se completează următoare a fereastră:
– 47 –
Fig. 3.14. Adăugare alarme
Câmpuri Priority reprezintă rangul asociat alarmei, și poate lua valorile:
Fig. 3.15. Prioritatea alarmei
Se introduce o expresie care să determine declanșarea alarmei. În momentul în care
expresia nu mai est e adevărată, alarma este ștearsă automat.
Tipul implicit al alarmei este simple .
Dacă se alege Deadband, atunci se mai introduce procentul de precizie. De exemplu ,
fie expresia temp>100 , iar procentul este de 5%. Dacă temp devine mai mare decât 95 (100
minus 5%), se declanșează alarma, iar când scade sub această valoare, se șterge.
În cazul tipului Rate of Change apar câmpurile:
– 48 –
Fig. 3.16. Tipul alarmei
Alarma se declanșează când valoarea expresiei crește sau scade cu viteza dată de
valoarea câmpului ROC și T/Base , fiind dată și direcția. Alarma este ștearsă când rata de
schimbare este mai mică decât rata critică.
Referindu -mă la exemplul anterior și adăugând ROC 5%, T/Base – minute și direcția
în sus, alarma se declanșează dacă temperatura crește c u cel puțin 5% pe minut, și se șterge
când creșterea este mai mică de 5% pe minut.
6.7 Funcții
În acest paragraf se vor prezenta funcțiile mediului CX -Supervisor folosite în
aplicație.
Câteva funcții folosite pentru lucrul cu grafuri :
returnstate = StartGraph (“graphid”, “pagename”)
returnstate = StopGraph (“graphid”, “pagename”)
returnstate = ClearGraph (“graphid”, ”pagename”)
Parametri acestor funcții sunt:
– argumentul returnstate este de tip Boolean. Funcția returnează „1‟ dacă s -a executat
cu succes , „0‟ în caz contrar.
– argumentul graphid este de tip text, reprezintă identificatorul graficului asupra căruia
se execută operația (inițializare, oprire respective ștergere).
– pagename este un parametru opțional, de tip text, care indică numele paginii din ca re
face parte graficul.
– 49 –
Funcții pentru gestionarea tabelelor :
DBMove :
Permite navigarea prin setul de date prin modificarea poziției curente din setul de
date. La prima deschidere a tabelei poziția curentă este prima poziție.
Sintaxa: returnstate = DBMove(level, direction, position)
– argumentul returnstate este de tip Boolean. Funcția returnează „1‟ dacă s -a executat
cu succes , „0‟ în caz contrar.
– argumentul level este de tip text și printr -o referință sau o constantă reprezintă tabela
prin care se navighează.
– argumentul direction este un text care indică direcția de navigare. Poate lua
următoarele valori:
“First”
“Last”
“Next”
“Previous”
“Last”
“Position”
“FirstPage”
“LastPage”
“NextPage”
“PreviousPage”
“Page”
“Bookmark”
– argumentul Position este pa rametrul opțional de tip întreg/real. Necesar în cazul
opțiunilor “Position”, “Page” și “Bookmark”. Utilizat cu “Bookmark” parametrul este
de tip real, în celelalte două cazuri este de tip întreg, și reprezintă numărul datei din
setul de date sau numărul p aginii la care se trece.
DBProperty :
Returnează proprietatea cerută. Funcția operează pe nivel de set de date și nivel de
câmp. Tipul valorii returnate depinde de proprietatea cerută.
– 50 –
Sintaxă: returnstate = DBProperty(level, proeprty)
– argumentul level este o referită sau o constantă de tip text care specifică nivelul de
conectare. Acesta poate fi nivel de câmp sau nivel de set de date
– argumentul property reprezintă numele proprietății cerute:
Proprietățile setului de date
Proprietate Descriere Tipul d atei returnate
“CurrentRecord” Poziția cursorului curent Integer
“RecordCount” Numărul de elemente în setul de date Integer
“Bookmark” Marcajul datei Real
“PageCount” Numărul de pagini în setul de date Integer
“PageSize” Numărul de elemente per pagină Integer
“CurrentPage” Pagina în care se află poziția cursorului Integer
“Source” Com anda sau sintaxa SQL care a cre at setul de
date String
“Sort” Numele câmpului/câmpurilor după care este
sortat setul de date String
“FiledCount” Numărul de câmpuri/co loane din setul de date Ineger
“BOF” Poziția curentă este la prima poziție din setul de
date Boolean
“EOF” Poziția curentă este la ultima poziție din setul
de date Boolean
Proprietățile câmpurilor
Proprietate Descriere Tipul datei returnate
“Value” Valoarea câmpului de la poziția curentă Tipul câmpului
“Name” Numele câmpului String
“Type” Tipul câmpului String
“Size” Lungimea maximă a câmpului Integer
Funcțiile CX -Superviosr folosite pentru securitate sunt:
LOGIN
Sintaxa: returnstate = Login (usename, password)
LOGOUT
– 51 –
Sintaxa: Logout ()
Dacă se apelează Login() fără parametri, apare dialogul de logare. Dacă se folosește
Login(“Designer”, “Designer”) atunci utilizatorul Designer va fi logat automat, dacă
parola este corectă.
7. Măsuri de p recauție
1. PLC-ul reactualizează ieșirile chiar și atunci când programul este oprit (valabil
și pentru modul „Programming”). Este nevoie de atenție atunci când se
efectuează modificări ale zonei de memorie:
– transferul de date pe memorie IO cu ajutorul unu i dispozitiv de programare
(CX-Programmer sau Consolă)
– editarea memoriei IO cu un dispozitiv de programare
– setarea/resetarea forțată a unor biți
– transferul de date pe memorie IO de pe un card de memorie sau de pe un alt
PLC aflat în aceeași rețea
2. Toate ieșirile vor fi resetate atunci când PLC -ul detectează o eroare sau când
este executată o instrucțiune FALS
3. Ieșirile pot rămâne blocate pe On sau Off datorită degradării sau arderii
releelor sau tranzistoarelor de pe ieșire. Uneori sunt necesare măsuri
suplimentare pentru a face față acestei situații.
4. Dacă se utilizează o sursă de 24 V DC și are loc un scurt -circuit sau o
supraîncărcare a sursei , tensiunea de alimentare poate să scadă conducând la
trecerea tuturor ieșirilor pe Off.
– 52 –
5. Editarea onl ine afectează durata ciclului program, unele intrări nu vor mai fi
citite corespunzător.
6. Trebuie realizată o împământare cu o rezistență de maxim 100 Ω
7. Alimentarea montajului trebuie întreruptă întotdeauna când se dorește:
montarea sau demontarea surse i de alimentare, a modulelor de intrări,
ieșiri sau întreruperi, a PLC -ului etc.
modificarea comutatoarelor DIP sau comutatoarelor rotative
conectarea sau deconectarea conectorilor
8. Prima dată se alimentează PLC -ul și după aceea restul montajului altfel e xistă
riscul ca sistemul să se comporte anormal pentru o scurtă perioadă după
alimentare.
9. Cablul RS -232 – USB nu trebuie conectat direct la PLC. Se va utiliza
întotdeauna cablul adaptor RS -232 – RS-232 între PLC și cablul RS -232 –
USB.
– 53 –
CAPITOLUL 4. SP ECIFICAȚIILE ȘI ARHITECTURA SISTEMULUI
1. Descrierea aplicației . Schema bloc a sistemului
Fig.4.1. Schemă de principiu a sistemului
Sistemul din figura 4.1. are ca rolul controlul orientă rii unui panou solar pe doua
axe. Astfel este necesara realiz area unui echipament de conducere automata care include
algoritmi de conducere, de control si de supervizare respectiv interfațare cu utilizatorul.
Axa nr. 1 realizează orientarea după unghi orar , iar axa nr. 2 realizează orientarea
după declinație .
– 54 –
Fig.4 .2 Schemă bloc a sistemului
Divizarea proiectului pe subteme:
1. “Sistem de orientare după Soare cu Automat Programabil ”:
– Realizarea montajului electric:panoul cu butoane,cutia de automatizare si
conectarea elemen telor de execuție ;
– Dezvoltarea algoritmilor implementați pe Automatul Programabil pentru
realizarea fun cțiilor de conducere a procesului
2. “Controlul și supervizarea sistemului de orientare”:
– Interfațarea cu utilizatorul pentru regimul manual si automat;
– In regim manual permite modificarea orientări și afișarea coordonatelor pe
fiecare axă;
– În regim automat se permite modificarea și încărcarea unei succesiuni de pași
(referințe) pe automatul programabil si afișarea grafica în timp real a pozițiile
celor doua axe.
stare butoane
semnalizare
cmd. inc. axa 2
cmd. dec. axa 2
cmd. dec. axa 1
cmd. inc. axa 1
vector referințe
evenimente
impuls rotație actuator axa nr 2
impuls rotație actuator axa nr 1
Proces
Condus
Panou de comandă
stare butoane
semnalizare avarie
semnalizare regim automat
Echipament de
automatizare cu
PLC
Interfață
utilizator
Stabilire
referință
Înregistrare
SUPERVIZOR
Interfață
utilizator
PANOU DE COMANDĂ
– 55 –
Interfațarea cu utilizatorul se realizează prin intermediul panoului de comandă, cât și
prin CX -Supervisor.
2. Încadrarea sistemului
Schema bloc a procesului condus:
Fig.4.3 Schemă bloc a procesului condus
Schema bloc prez entat in figura 4.3 reprezintă un sistem cu reglare automata după
ieșirea de măsura , unde mărimile reglate reprezintă pozițiile celor doua actuatoare
determinate prin intermediul senzorilor Reed situate pe actuatoare.
Axul nr. 1, respective axul nr. 2 sunt indepe ndente unul fata de celalalt, sunt
subsisteme decuplate ( fig. 4.2). Astfel prin p rezența a două mărimi reglate și a două referințe
putem spune ca este vorba de un Sistem cu Reglare Automata multivariabil . Iar dup ă variația
referinței in timpul funcționarii , sistemul este un Sistem cu Reglare Automata cu referința
variabila, cazul Sistem cu Reglare Automata după program.
Sistemul prezintă ca perturbație de tip sarcina vântul care după o utilizare îndelungata
creste posibilitatea apariției a perturbațiilor parametrice datorate uzurilor.
Regulatorul folosit pe fiecare axă este un regulator bipozițional (RG -Bp).
Funcțiile Sistemului cu Reglare Automata sunt realizate prin program(ladder logic)
rulate pe Automatul Programabil.
P r o c e s C o n d u s
impuls rotație
actuator axa
nr 1
impuls rotație
actuator axa
nr 2
mișcare rectilinie
Actuator axa nr. 1
Mecanism axa 1
cmd. inc. axa nr 1
cmd.dec. axa nr 1
Actuator axa nr. 2
Mecanism axa 2
cmd. inc. axa nr 2
cmd. dec. axa nr 2
– 56 –
3. Funcțiile sis temului
3.1 Funcțiile sistemului dedicat conducerii procesului
Funcțiile implementate în cadrul subtemei “ Sistem de orientare după Soare cu
Automat Programabil ”:
Interfațarea cu sistemul ierarhic superior
Interfața cu utilizatorul
Selectarea regimurilor de funcționare
Conducerea manuală
Vizualizarea stării
Coordonarea acțiunilor regimului automat
Reglarea poziției actuatoarelor
Interfațarea către elementele de execuție
– Interfațarea cu sistemul de conducere ierarhic superior.
Realizat cu ajutorul m ediului „CX -Supervisor”, descris în cadrul subtemei
“Controlul și supervizarea sistemului de orientare”.
Sistemul ierarhic superior are rolul de elaborare a referințelor, intervenție în
proces si înregistrarea datelor.
– Interfața cu utilizatorul
o Permite s electarea unuia din regimurile de funcționare definite in sistem:
regim automat;
regim manual;
regim de inițializare;
regim de avarie.
o Conducerea manuală
– 57 –
o Vizualizarea stării. Semnalizarea regimului de avarie, respectiv regimului
de conducere automata prin intermediul lămpilor de pe panoul de
comandă.
– Efectuarea și coordonarea în regim manual a acțiunilor de conducere.
– Coordonarea în regim automat a acțiunilor de conducere.
Regimul automat este inițiat din sistemul de conducere ierarhic superior,
Auto matului Programabil are sarcina să coordoneze procesul de reglare al
orientării.
– Interfațarea către elementele de execuție (EE). Elementele de execuție sunt
reprezentate de două actuatoare electrice, fiecare controlate cu două relee.
– Interfațarea dinsp re elementele de măsură (EM)
3.2 Funcțiile sistemului de conducere ierarhic superior
Funcțiile implementate în cadrul subtemei “ Controlul și supervizarea sistemului de
orientare ”:
– Interfațarea cu sistemul de conducere ierarhic inferior
Sistemul ierarhic inferior reprezentat de sistemului dedicat conducerii
procesului este descris în cadrul subtemei: “ Sistem de orientare după Soare
cu Automat Programabil ”
– Elaborarea referințelor sub forma unui set de pași care marchează evoluția dorită a
PC.
– Realizarea acțiunilor de conducere în regim manual. Prin intermediul unui panou
virtual se oferă utilizatorului o interfațare prin care se poate comanda manual
orientarea pe cele 2 axe.
– 58 –
– Semnalizarea stării sistemului. Include semnalizarea regimului de funcționare, a
limitelor, afișarea pozițiilor curente pe cele două axe.
– Înregistrarea informațiilor relative la desfășurarea SCA în logul de evenimente și
erori.
4. Subansamble prezente în echipamentul de automatizare
Echipamentul de automatizare are ca element prin cipal automatul programabil CJ1M
CPU21. Caracteristicile principale ale CJ1M:
– 10 intrări numerice încorporate
– 6 ieșiri numerice încorporate
– până la 160 ieșiri/intrări cu module speciale
– memoria de date de 32 K cuvinte
– 0,1 μs timp de execuție instrucțiune p e biți
Mai multe detalii despre automatul programabil CJ1M s -au prezentat în Cap. 3.
Intervenția în proces se realizează cu ajutorul a două actuatoare electrice cu
următoarele specificații:
– tensiune de alimentare 24 V;
– la 24 V consumul de curent se ridică până la 1 A
Actuatoarele pot fi folosite in mediul exterior fiind rezistente la coroziune si limita
temperatura de funcționare intre -20 ⁰C și +65 ⁰C.
Controlul alimentari,respectiv sensului de deplasare se realizează prin intermediul a doua
relee pentr u fiecare actuator. Releele sunt comandate de ieșirile numerice încorporate ale
automatului programabil CJ1M.
Evoluția procesului condus este urmărita prin intermediul senzorilor Reed atașați la
actuatoare care transmit un impuls pentru fiecare rotație complete a axului actuatorului.
Protecția la suprasarcină și scurt -circuit este asigurata prin intermediul unui î ntreru pător
automat 2P cu protecție C10.
– 59 –
Sursa PLC -ului este CJ1W -PA202, cu caracteristicile:
– tensiune de alimentare 100 – 240 V AC
– putere 1 4 W
– tensiune de ieșire: 5 V DC ,maxim 2.8 A și 24 V DC , maxim 0.4 A
Sursa Mean Well 25 – 24 cu caracteristicile:
– tensiunea de alimentare 100 – 240 V AC
– tensiune de ieșire 24 V
– curent maxim debitat 1,1 A
– 60 –
CAPITOLUL 5. PROIECTAREA DE DETALIU A ECHIPAM ENTULUI
DE AUTOMATIZARE
1. Structura echipamentului de automatizare
Fig.5.1 Schema bloc a echipamentului de automatizare
RELEU
1
RELEU
2
RELEU
3
RELEU
4
RELEU
5
RELEU
6
Grup Relee
stare
butoane
CONECTOR
ÎNTRERUPĂTOR
AUTOMAT 2P
SURSĂ
24 V DC
ȘIR DE CLEME
comandă actua
toare
impulsuri
senzori Reed
comandă
relee
impulsuri senzori Reed
– +
PANOU DE
COMANDĂ
lampa galbenă
lampa roșie
PANOU DE
COMANDĂ
PLC CJ1M
CPU 21
SURSĂ
CJ1W -PA202
intrări/ieșiri
încorporate
Cablu IDE
SISTEM IERARHIC
SUPERIOR
RS 232 C
Rețea de alimentare
de 230 V AC
– 61 –
Echipamentul de au tomatizare este conceput în jurul automatului programabil Omron
CJ1M pe care sunt implementate toate funcțiile software ale sistemului dedicat conducerii
procesului.
CJ1M realizează comunicarea cu sistemul ierarhic superior, implementat pe un
calculator p ersonal cu ajutorul CX -Supervizor, și cu dispozitivul de programare CX –
Programmer , instalat , de regulă, pe același calculator personal. Comunicarea cu modulul de
programe CX se realizează prin portul RS – 232, descris anterior în lucrare.
Conectarea cablur ilor din montaj la PLC nu se realizează direct la pinii de
intrare/ieșire prezenți pe PLC . S-a folos it un conector XW2D -40G6 care permite conectarea
în cleme a firelor prevăzute cu papuci. Un alt avantaj al utilizării conectorului este etichetarea
fiecărei cleme pentru a putea fi identificată mai ușor la realizarea conexiunilor.
Este obligatorie instalarea modulelor Sursa -PLC-Terminator în poziția in dicată mai
sus, altfel pot apărea defecțiuni, iar răcirea echipamentului nu mai este optimă. Modulele se
instalează pe șină DIN și se fixează cu siguranțele aflate la baza modulelor.
Datorită faptului că la tensiunea de 24 V DC se așteaptă un consum de până la 1 A nu
este posibilă folosirea sursei CJ1W -PA202 pentru întreg montajul . Am apelat la o sursă
secunda ră, Mean Well 25 – 24, care va alimenta elementele periferice ale sistemului: lămpi,
butoane și actuatoare.
Pentru a organiza cablajelor care au ca destinație actuatoarele s -a montat un șir cu
cleme care grupează ieșirile spre actuatoare și intrările de la cei doi senzori. Ieșirile spre
actuatoare cuprind ieșirile releelor de stabilire a sensului și două ieșiri de +24 V DC necesare
pentru a alimenta senzorii Reed.
2. Comanda actuatoarelor
Fiecare actuator prezintă două borne de alimentare. În funcție de tensiunea aplicată la
fiecare bornă are loc retragerea (decrementarea poziției) sau extensia (incrementarea poziției)
tijei actuatorului.
Următorul tabel prezintă tensiunile de alimentare și acțiunea realizată de actuator :
– 62 –
Tensiune borna nr. 1 Tensiun e borna nr.2 Acțiune
0 V 0 V Staționare
24 V 0 V Incrementare
0 24 V Decrementare
24 V 24 V Staționare
Pentru realizarea acestei comportări , PLC-ul comandă două relee pentru fiecare
actuator, conectate astfel:
Fig.5.2 Comanda actuatoa relor
Astfel, în cazul unui releu, borna COM a fost conectat ă la o born ă a actuatorului,
borna N .O. la 0 V, iar borna N .C. la 24 V. Atunci c ând releul nu este comandat la borna
actuatorului ajung 0 V, iar c ând releul este comandat la born ă ajung 24 V.
După introducerea releelor comanda se face folosind tabelul:
R_Inc_1 R_Dec_1 Tensiune borna
nr. 1 Tensiune borna
nr.2 Acțiune
0 0 0 V 0 V Staționare
1 0 24 V 0 V Incrementare
0 1 0 24 V Decrementare
1 1 24 V 24 V Staționare
0 V
24 V
24 V
R_INC_1
0 V
24 V
24 V
R_DEC_1
BORNA
NR.1
BORNA
NR.2
BOBINĂ RELEU 1
BOBINĂ RELEU
ACTUATOR AXA NR 1
– 63 –
Folosind această configura ție nu este posibilă apariția scurt -circuitului datorită
comandări greșite a releelor.
3. Comanda lă mpilor
Lămpile, ca și actuatoarele, sunt controlate prin intermediul releelor. Am folosit un
releu pe lampă, conectat astfel:
Fig.5.3 Comanda lă mpilor
Spre deosebire de cazul actuatoarelor, aici bornele releului sunt dispuse astfel: borna
N.O. la ieșire, borna COM la 24 V, borna N .C. nu este cablată.
24 V
N.O.
LAMPĂ
0 V
– 64 –
CAPITOLUL 6. PROIECTAREA DE DETALIU A PROGRAMULUI DE
CONDUCERE
1. Arhitectura programului de conducere de pe PLC
Comparativ cu sistemului ierarhic superior, care va rula pe PC toate funcțiile specifice
acestuia, programul de pe CJ1M trebuie rulat în timp real. Un indicator important al
performanței unui program de conducere este durata unui ciclu program, durată care variază
în funcție de numărul și complexitatea instrucțiunilor executate.
Pentru a reduce durata unui ciclu program, codul a fost divizat în task -uri a căror
execuție depinde de condițiile din momentul rulării.
Programul este alcătuit din patru task -uri ciclice: Condiționare, Inițializare, Regim
Manual, Regim Automat.
Noțiunea de task ciclic reprezintă o grupare de instrucțiuni care realizează o anumită
funcție. Task -urile sunt rulate secvențial începând cu task -ul 0, primul task de su s –
“Condiționări ”, până la ultimul task ciclic, după care se reiau ciclic executare task -urilor.
Task -ul “Condițion ări” realizează următoarele:
– Setarea/resetarea fanioanelor corespondente butoanelor , semnalizarea evenimentelor
la supervizor și pe panoul de comandă
– Asigurarea funcționării si stemului de poziționare în limitele normale
– Determinarea poziției curente pe cele două axe
– Activare/ Dezactivare Task “Inițializare”
– Activare/ Dezactivare Task “Regim Manual”
– Activare/ Dezactivare Task “Regim Automat”
Task -ul “Inițializare” realizează fixarea originii și limitelor pe cele două axe.
Task -ul “Regim Manual” conține următoarele acțiuni:
– Stabilirea priorităților între butoane
– Comanda celor două relee corespunzătoare axei orare (axa nr. 1)
– Comanda celor două relee corespunzătoare axei declinație (axa nr. 2)
– 65 –
Task -ul “Regim Automat” conține următoarele acțiuni:
– Inițializarea regimului automat
– Exercitarea funcției de reglare specifică SRA, prin comandarea corespunzătoare a
releelor în funcție de referințe
– Reactualizarea setului de referințe
2. Task -ul “Condiționări”
Regimul avarie
Stabilirea regimului de avarie are ca rezultat blocarea task-urilor 1 – 3 și oprirea
oricărei mișcări. Numai task -ul “Condiționări” se execută după declanșarea semnalului de
avarie.
Setarea simbolului care indică instaurarea regimului de avarie este prezentată în figura
6.1 și în figura 6.2 și funcționează astfel:
Valoare “Avarie” Condiție
TRUE (1) Butonul de Avarie este FALSE (0) sau Avaria din
Supervisor este TRUE (1)
TRUE (1) S-a constat blocarea unei axe (explicată mai jos)
FALSE (0) La frontul crescător al condiției: Butonul de Avarie este
TRUE (1) ȘI Avaria din Supervisor este FALSE (1)
REȚINERE VALOARE Altfel
Butonul de avarie (B_Avarie) este normal închis (N.C. ) ceea ce face ca la apăsare să
se deschidă , de ac eea este utilizat cu valoare negată comparativ cu avaria din supervizor
(S_Avarie).
Se folosește instrucțiunea Keep care implementează un latch.
– 66 –
Fig.6.1 Condiții pentru instaurarea regimului de avarie
Explicații fig. 6.2: În prima treaptă are loc pornirea timer -ului de 3 secunde care
indică , la expirare , blocarea incrementării. Timerul este activat dacă se comandă actuatorul
prin R_Inc_1, dar nu mai apar impulsuri de la senzor. Astfel, s emnalizarea bloc ării
increment ării are loc dup ă 3 sec unde de la ultimul impuls primit de la senzor.
La expirare timerului are loc setarea concomitentă a simbolurilor Avarie și
Blocare_Inc_1 , acest ultim simbol este utilizat de supervizor prin adăugarea lui la log -ul de
evenimente și erori. Blocare_Inc_1 poate fi resetat numai de utilizatorul supervizorului ,
reprezentând o dată de tip DTC (eveniment) .
Blocarea incrementării/decrementării este tratată pe ambele axe, algoritmul utilizat
fiind similar.
Fig.6.2 Determinar ea blocării axei nr. 1 la incrementare
– 67 –
Citirea poziției
Citirea senzorului de pozi ționare pentru axa nr. 1 se face conform logicii din figura
6.3:
Fig.6.3 Citirea și contorizarea impulsului de poziționare
Instrucț iunea CNTR realizeaz ă funcția de numă rător reversibil cu posibil itate de
resetare. Valoarea 3000 BCD reprezintă limita superioară , limita inferioară implicită
fiind 0. Am ales o valoare suficient de mare , imposibil de atins, pentru limita superioară
pentru a mă asigura că nu se produce număr area circulară . Nu este necesară resetarea
numărătorului, la intrarea de resetare am folosit condiția predefinită P_Off care este tot
timpul falsă.
Modul de funcționare : La frontul pozitiv al semnalului Impuls_poz_1 de la senzorul
Reed , front detectat cu a jutorul instrucțiunii UP , se realizează fie numărarea crescătoare, fie
numărătoarea descrescătoare în funcție de sensul de mișcare al actuatorului. Dacă releu de
incrementare, R_Inc_1, este ON (1) și nu s -a atins limita de sus, indicată de simbolul
Limita_ 1_sus, atunci numărătorul 101 va realiza o numărare crescătoare a impulsurilor.
Numărarea va avea loc în sens invers dacă R_Dec_1 este ON (1) și nu s -a atins limita de jos,
indicată de simbolul Limita_1_jos.
Similar funcționează și numărarea impulsurilo r de pe axa nr. 2.
Valoarea numărătorului C101 este reținută și la următoarea repunere în funcțiune a
dispozitivului, astfel este necesară o singură inițializare , la prima punere în funcțiune. Î n
cadrul task -ului “Inițializare” este prezentată inițializa rea numărătorului C101.
Limitarea mișcării până la limita superioară este realizată de treaptă descrisă mai jos
(fig. 6.4):
– 68 –
Fig.6.4 Limitarea incrementării pe axa nr. 1
Este citit modulul numărătorului C101 și comparat cu Val_Lim_1_sus, cu valoarea
fixată în task -ul “Inițializare”. Dacă se depășește limita de sus atunci rezultatul comparăr ii va
fi TRUE (1) ceea ce face ca fanionul Limita_1_sus să fie TRUE (1). În momentul primei
constatării a atingerii limitei se resetă bitul care controlează increme ntarea actuatorului.
Aceeași treaptă, cu modificările de rigoare, se regăsește și în cazul limitării
decrementării pentru axa nr.1, cât și în cazul incrementării și decrementării pentru axa nr. 2.
Activarea/Dezactivarea task -urilor “Inițializare”, “Contr ol Manual” și “Control
Automat” se obține în funcție de poziția butonului 3 -4-5 și de starea fanioanelor B_Init și
Avarie. La un moment dat este permisă rularea a maxim unui task din cele menționate,
singurul task activ în fiecare ciclu program este “ Condi ționări ”.
Activarea/Dezactivarea task -ului “Inițializare”
Rularea task -ului “Inițializare” are loc în funcție de fanionul B_Init , prezentat mai
jos, și de condiția NEG(B_Control_Automat) ȘI NEG (B_Control_Manual), care se
îndeplinește prin rotirea butonului 3 -4-5 în poziția 4.
Fig.6.5 Condiții pentru instaurarea regimului “ Inițializare ”
– 69 –
Task -ul “Inițializare” este definit ca task -ul ciclic nr. 1. Execuț ia este controlată de
instrucțiun ile TKON și TKOF care au ca parametru numărul t ask-ului ciclic. Instrucțiunea
TKON realizează activarea task -ului, iar TKOF realizează dezactivarea. Starea de activ sau
inactiv a unui task se păstrează până la următoarea întâlnire a uneia din instrucțiunile de mai
sus.
Activarea/Dezactivarea task -ului “Control Manua l”
Task -ul “Control Manual” reprezintă task -ul ciclic nr. 2 . Execuția acestui task este
controlată de fanio anele B_Control_Manual și Avarie.
La dezactivarea acestui task , detectată cu ajutorul instrucțiunii DOWN, este necesară
resetarea ieșirilor R_Inc_ 1 și R_Dec_1 (vezi fig. 6.6.).
Fig.6.6 Condiții pentru instaurarea regimului manual
Activarea/Dezactivarea task -ului “Control Automat”
Are loc în aceeași manieră cu următoarea condiție în plus: CA_S_VALIDAT să fie
TRUE (1) (vezi fig. 6.7). Condiția este îndeplinită după ce supervizorul a transfera t date de
poziționare în memoria PLC -ului. Este rolul supervizorului de a seta acest simbol, care inițial
este FALSE (0).
– 70 –
Fig.6.7 Condiții pentru instaurarea regimului automat
Semnalizarea stărilor
Sunt de finite p atru simboluri pentru semnalizarea stărilor , denumite lămpi:
– L_Control_Manual este utilizată de supervizor pentru a controla accesul în meniul
“Regim de conducere manuală” și ia valoare conform condițiilor prezentate în fig.
6.6;
– L_Control_Aut utilizată pentru informarea utilizatorului: activează lampa nr. 10 de
pe panoul de comandă, iar supervizor afișează ca led în pagina “Regim de conducere
automată” ;
– L_Avarie afișată pe panoul de comandă și de supervizor. Valoarea identică cu
valoarea fanionului utilizat local “Avarie”;
– L_Init afișată de supervizor, semnalizează instaurarea regimului de inițializare
prezentat în fig. 6.5.
– 71 –
3. Task -ul “Inițializare ”
Acest task are ca rol fixarea originii , a limi tei inferioară și superioară a cursei
actuatorulu i de pe fiecare ax ă. Limitele sunt exprimate în impulsuri relative la origine .
Pe axa nr.1 originea este definită ca poziția actuatorului când dispozitivul este
poziționat astfel încât unghiul orar să fie zero grade. Limita de jos reprezintă poziția
actuat orului la valoarea minimă la care poate ajunge unghiul orar datorită limitărilor
constructive a le dispozitivului. Similar, limita maximă este poziția actuatorului pentru care se
atinge unghiul orar maxim.
Pe axa nr. 2 originea este definită astfel: poziția actuatorului pentru un unghi al
declinației egal cu zero.
În figura 6.8. este prezentată secvența de stabilire a originii , prin inițializarea
numărătorului la valoarea 1000 .
Se folosește timer -ul nr. 6 setat inițial la valoarea 50 ms , activat la apăsar ea numai a
butonului de inițializare . La expirarea timer -ului, fanionul T 6_Expirat devine “1” logic, iar
valorile din numărătoare le C101, pentru axa nr. 1, și C102, pentru axa nr. 2, i -au valoarea
1000. S -a ales valoarea 1000 datorită modului de lucru a counterul ui CNTR utilizat pentru a
număra impulsurile . Acesta nu poate lucra cu valori negativ e, setând referința la valoarea
1000 am introdus următoarea convenție: unghiurilor orare negative le corespund valori mai
mici decât 1000, respectiv celor pozitive valori mai mari, valoarea 1000 acționând ca un
offset față de valoarea 0.
– 72 –
Fig.6.8. Stabilirea referinței
Etapa următoare este setarea uneia dintre limite. În cazul limitei superioare , pentru
determinarea limitei se recurge la incrementare comandată prin butoanele B_Init și B_Inc_1
(vezi fig. 6.9.). Pe frontul pozitiv al semnalului B_Init ȘI B_Inc_1 limita superioară
(Val_Lim_1_sus) va avea atribuită o valoare suficient de mare , prin suprascrierea vechii
valori, pentru a permite utilizatorului să inc rementeze.
Setarea limitei superioare are loc pe frontul coborâtor al semnalului format din
condiția logică B_Init ȘI B_Inc_1 , setare la valoarea din numărătorul C101.
Fig.6.9. Stabilirea limitei superioare
– 73 –
Cazul limitei inferioare, pre zentat în fig. 6.10., este similar cu cazul limitei superioare ,
dar se folosește condiția B_Init ȘI B_Dec_1, iar rezultatul este decrementarea actuatorului și
stabilirea limitei inferioare Val_Lim_1_jos.
Fig.6.10. Stabilirea limitei inferioare
4. Task -ul “Regim Manu al”
Regimul manual permite utilizatorului să incrementeze, decrementeze pozițiile celor
două actuatoare în intervalul definit de limitele superioare și inferioare.
Stabilirea priorității
Dacă unul din butoanele panoului de comandă a fost acționat atu nci butoanele
panoului vor avea prioritate față de orice comandă similară din supervizor.
Acest deziderat se realizează definind simbolul “ Activitate_Panou ” ca un SAU logic
între butoanele de incrementare/decrementare ale panoului (vezi fig. 6.11.)
Fig. 6.11. Stabilirea priorității panoului față de supervizor
– 74 –
Determinarea comenzii
Finalitate executării acestui task este stabilirea valorilor comenzilor . Sunt patru
comenzi grupate astfel:
– două pe axa nr. 1 care au asociate simbolurile R_Inc_1, pentru incrementare,
R_Dec_1 ,pentru decrementare;
– două pe axa nr. 2 care au asociate simbolurile R_Inc_2, pentru incrementare,
R_Dec_2 ,pentru decrementare;
Nu este posibilă acțiunea de incrementare și decrementare în același timp pe aceeași axă.
O modalitate d e a evita acest lucru și de a introduce o limitare a mișcării este prezentată în
figura 6.12.
Fig. 6.12. Determinarea pe axa nr.1 a comenzii incrementare
În mod analog se determină și comenzile de decrementare pe axa nr. 1 și de
incrementare și decr ementare pe axa nr. 2.
5. Task -ul “Regim Automat”
Rolul regimului automat este de a realiză poziționarea pe cele două axe conform
referinței de tip program pentru axa nr.1, referinței constante pe axa nr. 2 .
Programul curent (referințele de tip program curente) este rulat pe parcursul zilei curente.
Programul viitor corespunde zilei următoare și este încărcat la sfârșitul zilei curente, detalii
sunt prezentate în detalierea secțiunii “Reactualizare date” .
Task -ul este divizat în următoarele secțiuni:
Inițializare
– 75 –
Regim automat
Reactualizare date
Secțiunea Inițializare
Inițializarea regimului automat se produce imediat după activarea task -ului “Regim
Automat” sau la cerere supervizorului.
Secțiunea debutează cu un salt condiționat (figura 6.13.) des cris astfel: dacă s -a
produs prima intrare în task -ul “Regim Automat”, marcată de valoarea booleană CA_Init
SAU supervizorul dorește actualizarea programului de lucru , prin setarea CA_Act_Pr, atunci
se execută corpul secțiunii. Dacă condiția de mai sus est e FALSE (0) se execută saltul
condiționat dintre instrucțiunile JMP – JME cu același parametru.
Imediat după ce își produce efectul fanionul CA_Act_Pr este resetat.
. . .
Fig. 6.13. Salt condiționat
Etapele inițiali zării cuprind acțiunile:
MOV R D0 IR0. Se folosește instrucțiunea care atribuie registrului index nr. 0
adresa zonei de date D0. Cu IR0 se parcurg datele de poziționare.
MOV #1 CA_Index_1 . Variabila de tip întreg CA_Index_1 are scopul de a
contoriza pașii parcurși de regimul automa t pe perioada unei zile. Inițial va lua
valoarea 1 BCD .
– 76 –
MOV CA_Poz_Inf_1 CA_Poz_1 . În urma inițializării, referința pe axa nr. 1
este stabilită la valoarea limitei inferioare.
Secțiunea Regim Automat
Implementează funcția de reglare specifică regimului automat. Regulatorul este de tip
bipozițional :
Fig. 6.14. Regulatorul bipozițional
Noua referință se actualizează în momentul specificat de următoarea dată de
poziționare. În secvența din figura 6.15. se veri fică dacă timpul curent este mai mare decât
următoarea dată de poziționare , aflată la adresa IR0 + 2 . Dacă da, atunci se realizează
reactualizarea referinței, incrementarea indexului CA_Index_1și a adresei conținute de IR0.
Referința nouă se calculează cu relația: CA_Poz_1 = CA_Po z_1 + 5.
Time_Mask este o mască pe biți care la valoarea de 38 hexazecimal (111000 binar)
permite compararea orei, minutului și secundei.
DECREMENTARE:
R_Inc_1 = OFF
R_Dec_1 = ON
C101 > CA_Poz_1
C101 < CA_Poz_1
C101 – CA_Poz_1
INCREMENTARE:
R_Inc_1 = ON
R_Dec_1 = OFF
0
– 77 –
Fig. 6.15.Actualizarea referinței
Secțiunea Reactualizare Date
Execuția secțiunii este controlată de fanionul Re_Act_Date setat de supervizor după
scrierea datelor de poziționare în zona D300.
Are loc transferul datelor de poziționare ale programului viitor, stocate începând cu
adresa D300 , în zona de memorie a programului curent, care începe de la D0 .
Pentru realizarea transferului am utilizat instrucțiunea XFER care mută numărul
specificat de cuvinte de la adresa sursă la adresa destinație.
Fiecare înregistrare conține două cuvinte:
– în primul cuvânt sunt incluse minutul și secunda, primul octet secunda, al doilea octet
minutul, reprezentate în BCD;
– în al doilea cuvânt pe primul octet este stocată ora.
Următoarele date conexe sunt reactualizate :
CA_Nr_Miscari_1 devine CA_Nr_Miscari_Viitoare_1
CA_Poz_Inf_1 devine CA_Poz_Inf_Viitoare_1
CA_Poz_1 devine CA_Poz _Inf_1
– 78 –
Pentru axa nr. 2 este actualizată valoarea din CA_Poz_Decl, care specifică valoarea
declinației considerate constante pentru ziua respectivă:
MOV CA_Poz_Decl_Viitor CA_Poz_Decl
6. Transferul referințelor de către supervizor
Programul de contr ol și supervizare determină momentele de timp la care actuatoarele
vor fi incrementate sau decrementate. Aceste momente formează datele de poziționare care
vor fi transmise PLC -ului.
Pentru prima componentă a referinței sunt folosite două zone de memorie p entru a
încărca datele de poziționare ale programului curent și ale programului viitor, alocate astfel:
– D0 – D299 zona programului curent pentru axa nr. 1
– D300 – D599 zona programului viitor al axei nr. 1
Pentru axa nr.2 este suficient transmiterea decli nației pentru ziua curentă și ziua
următoare sub forma de impulsuri faț ă de origine . Pentru acesta sunt utilizate variabilele:
– CA_Poz_Decl – pentru ziua curentă
– CA_Poz_Decl _Viitoare – pentru ziua următoare
Odată cu noile date de poziționare pentru axa nr . 1 sunt transmise noi valori și pentru:
– CA_Nr_Miscari_1 – numărul de pași ale programului curent ,
– CA_Poz_Inf_1 – poziția inferioară de la care se pornește poziționarea ,
dacă se actualizează programul curent pe axa nr. 1;
– CA_Nr_Miscari_Viitoare_1 număru l de mișcări ale programului viitor,
– CA_Poz_Inf_Viitoare_1 poziția inferioară de la care se pornește poziționarea,
dacă se actualizează programul viitor pe axa nr. 1;
Actualizarea programului curent este semnalată folosind fanionul CA_Act_Pr, iar
actualiz area programului viitor folosind fanionul CA_Act_Pr_Viitor.
Având încărcate date de poziționare pe PLC, supervizorul validează execuția
regimului automat prin setarea CA_S_Validat.
– 79 –
7. Simbolurile. Gestiunea simbolurilor
Pentru ca lucrul cu simbolurile să fie mai eficient am folosit câteva reguli legate de
denumirea simbolurilor și de zona de memorie unde sunt alocate.
Simbolurile asociate butoanelor au prefixată litera “B” urmată de un cuvânt sau două
cuvinte sugestive.
Pentru valorile booleene folosite la semnalizare (ex: lămpi pe panou sau leduri ale
supervizorului) numele este prefixat cu litera “L”.
În cazul simbolurilor definite pentru o anumită axă (ex: butoanelor de incrementare
sau decrementare ) numele are bordat la sfârșit numărul axei la care a parține.
În continuare sunt prezentate principalele grupuri de simboluri , cu mențiunea c ă
fiecare tabel are următorul header:
Denumire
simbol Tip de
dată Locație
în memorie Descriere
Butoanele panoului de comandă reprezintă intrări booleene , 2960 fiind cuvântul
rezervat intrărilor încorporate:
B_Inc_1 BOOL 2960.00 BUTON AXA NR 1 INCREMENTARE POZITIE
B_Dec_1 BOOL 2960.01 BUTON AXA NR 1 DECREMENTARE POZITIE
B_Inc_2 BOOL 2960.02 BUTON AXA NR 2 INCREMENTARE POZITIE
B_Dec_2 BOOL 2960.03 BUTON AXA NR 2 DEC REMENTARE POZITIE
B_Avarie BOOL 2960.04 BUTON SEMNALIZARE AVARIE
B_Init BOOL 2960.05 BUTON INITIALIZARE
B_Control_Automat BOOL 2960.07 BUTON ACTIVARE CONTROL AUTOMAT
B_Control_Manual BOOL 2960.09 BUTON ACTIVARE CONTROL MANUAL
La intrări se adaugă și:
Impuls_poz_1 BOOL 2960.06 IMPULS POZITIONARE ACTUATOR AXA
NR 1
– 80 –
(impuls rotație completa)
Impuls_poz_2 BOOL 2960.08 IMPULS POZITIONARE ACTUATOR AXA
NR 2
(impuls rotație completa)
Simbolurile de ieșire spre cutia de automatizare sunt alocate ca biți ai cuvântului
2961, de asemenea rezervat. Acestea sunt:
L_Avarie BOOL 2961.00 LAMPA SEMNALIZARE AVARIE
L_Control_Aut BOOL 2961.01 LAMPA SEMNALIZARE CONTROL
AUTOMAT
R_Inc_1 BOOL 2961.02 RELEU AXA NR 1 INCREMENTARE
POZITIE
R_Dec_1 BOOL 2961.03 RELEU AXA NR 1 DECREMENTARE
POZITIE
R_Inc_2 BOOL 2961.04 RELEU AXA NR 2 INCREMENTARE
POZITIE
R_Dec_2 BOOL 2961.05 RELEU AXA NR 2 DECREMENTARE
POZITIE
Pentru controlul execuției și pentru stocarea valorilor intermediare am folosit zona de
lucru „Work” și zona cu pro prietatea de reținere „Hold”.
Pentru datele cu semnificație numai la nivelul un ui ciclu program sau până la
următoarea reinițializare a task -ului care le folosește, zona de lucru „Work” a fost divizată
astfel:
Cuvântul W0 conține valori booleene ale simb olurilor utilizate local:
Inc_1 BOOL W0.00 AXA NR 1 INCREMENTARE POZITIE
Dec_1 BOOL W0.01 AXA NR 1 DECREMENTARE POZITIE
Inc_2 BOOL W0.02 AXA NR 2 INCREMENTARE POZITIE
Dec_2 BOOL W0.03 AXA NR 2 DECREMENTARE POZITIE
Activitate_Panou BOOL W0.04 STABILEST E DACA SE I -AU IN
– 81 –
CONSIDERARE BUTOANELE
SUPERVIZORULUI, BUTOANELE
PANOULUI SUNT PRIORITARE
CA_Init BOOL W0.05 TRUE PRIMUL CICLU DE LA
ACTIVAREA CONTROLULUI AUTOMAT
Init_Init BOOL W0.06 INDICA PRIMA INTRARE IN TASKUL
INITIALIZARE
Re_Act_Date BOOL W0.0 7 CONTROLEAZA EXECUTIA SECTIUNII
"REACTUALIZARE DATE"
Cuvântul W1 conține simboluri folosite ca intrări de la supervizor:
S_Inc_1 BOOL W1.00 AXA NR 1 INCREMENTARE POZITIE
S_Dec_1 BOOL W1.01 AXA NR 1 DECREMENTARE POZITIE
S_Inc_2 BOOL W1.02 AXA NR 2 INCRE MENTARE POZITIE
S_Dec_2 BOOL W1.03 AXA NR 2 DECREMENTARE POZITIE
S_Avarie BOOL W1.04 SEMNALIZARE AVARIE
CA_Act_Pr BOOL W1.0 5 ACTUALIZARE PROGRAM CURENT
CA_Act_Pr_Viitor BOOL W1.06 ACTUALIZARE PROGRAM VIITOR
Cuvântul W2 conține simboluri folosite ca ieșiri și citite de CX -Supervisor :
L_Init BOOL W2.0 4 LAMPA SEMNALIZARE REGIM
INITIALIZARE
L_Control_Manual BOOL W2.0 5 LAMPA SEMNALIZARE REGIM
MANUAL
– 82 –
Cuvinte utilizate local în timpul rulării regimului automat :
CA_Poz_1 UINT_BCD W5 POZITIA PE AX A 1 FIXATA DE
CONTROLUL AUTOMAT. U.M.:
IMPULSURI
CA_Poz_2 UINT_BCD W6 POZITIA PE AXA 2 FIXATA DE
CONTROLUL AUTOMAT. U.M.:
IMPULSURI
CA_Index_1 UINT_BCD W7 INDICE PARCURGERE DATE DE
POZITIONARE PENTRU AXA 1. IA
VALORI DE LA 1 LA CA_Nr_Miscari_1
CA_Index_ 2 UINT_BCD W8 INDICE PARCURGERE DATE DE
POZITIONARE PENTRU AXA 2. IA
VALORI DE LA 1 LA CA_Nr_Miscari_2
Zona de lucru cu reținerea valorilor „Hold” este folosită în cazul variabilelor a căror
valoare trebuie păstrată chiar și după o repornire a PLC -ului. Această zonă conține:
Biți utiliza ți local:
Avarie BOOL H0.00 SEMNALIZARE AVARIE
Valori booleene de intrare:
CA_S_Validat BOOL H1.00 VALIDEAZA RULAREA REGIMULUI
AUTOMAT. Validarea are loc după ce
supervizorul a încărcat date in zona de date
începând cu D0
– 83 –
Valori booleene de ieșire:
Limita_1_jos BOOL H2.00 SEMNALIZARE LIMITA AXA NR 1: TRUE
(1) s-a ajuns la limita INFERIOARA FALSE
(0) altfel
Limita_1_sus BOOL H2.01 SEMNALIZARE LIMITA AXA NR 1: TRUE
(1) s-a ajuns la limita SUPERIOARA FALSE
(0) altfel
Limita_2_sus BOOL H2.02 SEMNALIZARE LIMITA AXA NR 2: TRUE
(1) s-a ajuns la limita SUPERIOARA FALSE
(0) altfel
Limita_2_jos BOOL H2.03 SEMNALIZARE LIMITA AXA NR 2: TRUE
(1) s-a ajuns la limita INFERIOARA FALSE
(0) altfel
Blocare_Inc_1 BOOL H2.04 EVENIMENT PE AXA 1 LA
INCREMENTARE
Blocare_Dec_1 BOOL H2.05 EVENIMENT PE AXA 1 LA
DECREMENTARE
Blocare_Inc_2 BOOL H2.06 EVENIMENT PE AXA 2 LA
INCREMENTARE
Blocare_Dec_2 BOOL H2.07 EVENIMENT PE AXA 2 LA
DECREMENTARE
Cuvinte utilizate local:
Time_M ask UINT H3 MASCA AN, LUNA, ZI. VALOAREA
#38 PERMITE COMPARAREA: ORA,
MINUT, SECUNDA
Val_Lim_1_jos UINT_BCD H4 LIMITA DE JOS PE AXA 1 STABILITA
DUPA INITIALIZARE. U.M.:
IMPULSURI
Val_Lim_1_sus UINT_BCD H5 LIMITA DE SUS PE AXA 1 STABILITA
DUPA INITIALIZA RE. U.M.:
– 84 –
IMPULSURI
Val_Lim_2_jos UINT_BCD H6 LIMITA DE JOS PE AXA 2 STABILITA
DUPA INITIALIZARE. U.M.:
IMPULSURI
Val_Lim_2_sus UINT_BCD H7 LIMITA DE SUS PE AXA 2 STABILITA
DUPA INITIALIZARE. U.M.:
IMPULSURI
Cuvinte fixate de supervizor înaintea iniția lizări pe PLC a regimului automat:
CA_Nr_Miscari_1 UINT H10 NUMARUL DATELOR DE
POZITIONARE A
PROGRAMULUI CURENT
PENTRU AXA 1
CA_Nr_Miscari_2 UINT H11 NUMARUL DATELOR DE
POZITIONARE A
PROGRAMULUI CURENT
PENTRU AXA 2
CA_Nr_Miscari
_Viitoare_1 UINT H12 NUM ARUL DATELOR DE
POZITIONARE A
URMATORULUI PROGRAM
PENTRU AXA 1
CA_Nr_Miscari
_Viitoare_2 UINT H13 NUMARUL DATELOR DE
POZITIONARE A
URMATORULUI PROGRAM
PENTRU AXA 2
CA_Poz_Inf_1 UINT_BCD H14 POZITIA INFERIOARA PE AXA
NR 1 LA RULAREA
PROGRAMULUI CURENT
CA_Poz_Inf_2 UINT_BCD H15 POZITIA INFERIOARA PE AXA
NR 2 LA RULAREA
PROGRAMULUI CURENT
CA_Poz_Inf_Viitoare_1 UINT_BCD H16 POZITIA INFERIOARA PE AXA
– 85 –
NR 1 LA RULAREA
PROGRAMULUI VIITOR
CA_Poz_Inf_Viitoare_2 UINT_BCD H17 POZITIA INFERIOARA PE AXA
NR 2 LA RU LAREA
PROGRAMULUI VIITOR
CA_Poz_Decl UINT_BCD H18 POZITIA PE AXA NR. 2 PENTRU
ZIUA CURENTA
CA_Poz_Decl_Viitor UINT_BCD H19 POZITIA PE AXA NR. 2 PENTRU
ZIUA URMATOARE
– 86 –
CAPITOLUL 7. MANUAL DE UTILIZARE
1. Descrierea sistemului
Sistemul de orientare după Soare realizează orientarea după două axe a unui
mecanism reflector -colector prevăzut cu sisteme de acționare electrice .
Sistemul de orientare poate realiza comanda manuală a orientării , descrisă în detaliu
mai jos , sau comanda automată , caz în care s e folosește pentru definirea referințelor un
program special care rulează pe PC și este descris în: „Capitolul 8. Utilizarea aplicației ” al
lucrării: „Comanda și supervizarea unui sistem de orientare după Soare ”.
2. Prezentarea panoului de comandă . Descri erea funcțiilor.
Fig.7.1 Panoul de comandă
8
9
15
11
12
13
14
10
1
2
3
4
5
6
7
– 87 –
3. Regimul Manual .
Regimul manual se stabi lește prin rotirea butonul ui 3-4-5 în poziția 5. După selectarea
regimului manual se pot realiza următoarele acțiuni:
– Incrementarea sau decrementarea poziției pe axa nr. 1 e realizează prin apăsarea
butoanelor 6 sau 7;
– Incrementarea sau decrementarea poziției pe axa nr. 2 se realize ază prin apăsarea
butoanelor 8 sau 9 . Nr. Tip Descriere
1 Buton cu revenire N.C. Neutilizat
2 Buton cu revenire N.O. Comandă inițializarea
3-4-5 Buton rotativ cu trei poziții
fără revenire, N.O. Poziția 3: Nici un regim de
funcționare selectat
Poziția 4: Regimul Automat
de funcționare selectat
Poziția 5: Regimul Manual
de funcționare selectat
6 Buton cu revenire N.O. Incrementare poziție axa nr. 1
7 Buton cu revenire N.O. Decrementa re poziție axa nr. 1
8 Buton cu revenire N.O. Incrementare poziție axa nr. 2
9 Buton cu revenire N.O. Decrementare poziție axa nr. 2
10 Lampă galbenă Semnalizare funcționare regim
automat
11 Lampă galbenă Neutilizată
12 Lampă galbenă Neutilizată
13 Lampă galbenă Semnalizare prezență tensiune
14 Lampă roșie Semnalizare regim avarie
15 Buton ciupercă cu deblocare
prin rotire, N.C. Inițiere regim avarie
– 88 –
Se pot comanda ambele axe simultan, singura restricție fiind legată de imposibilitatea
incrementării și decrementării în același timp pe o axă.
Incrementarea sau decrementarea este posibilă până la atingerea limitei i nferioare,
respectiv superioare corespunzătoare axei respective.
4. Regimul Automat
Pentru instaurarea regimului automat trebuie îndeplinită precondiția ca datele de
poziționare să fie încărcate pe echipamentul de conducere. Pentru realizarea acestei
operațiuni apelați la subcapitolul 8.3 “Regimul de conducere automat” din manualul de
utilizarea al lucrării “Controlul și Supervizarea unui sistem de orientare după Soare” .
Selectarea regimului automat se face prin rotirea butonului 3 -4-5 în poziția 3.
Func ționarea corectă în regimul automat este semnalizată de lampa nr. 10. Dacă a fost
selectat regimul automat și lampa rămâne stins ă atunci nu au fost încărcate corespunzător
datele de poziționare. Reveniți la subcapitolul 8.3 “Regimul de conducere automat” al lucrării
“Controlul și Supervizarea unui sistem de orientare după Soare”.
În regim automat nici un alt buton sau lampă nu mai au nici o semnificație, configurarea
regimului se face numai din supervizor.
5. Regimul Avarie
Acționarea butonului de avar ie este posibilă în orice regim și are ca efec t oprirea oricărei
incrementări sau decrementări. După deblocarea butonului de avarie se revine în regimul de
funcționare ales din butonul 3 -4-5.
Regimul de avarie mai poate fi activat automat de echipament l a detectarea unui defect.
Dacă lampa “Avarie” este aprinsă, iar butonul “Avarie” nu este apăsat nici pe panoul de
comandă, nici în supervizor, atunci echipamentul a detectat un defect.
– 89 –
Echipamentele pot identifica numai defecte de comandă a actuatoarelor. Aceste defecte
pot apărea datorită întreruperii unui cablu care leagă actuatorul sau datorită defectării
actuatorului.
După identificarea și îndepărtarea problemei se va folosi următoarea procedură pentru a
ieși din regimul de avarie: se apasă și se debl ochează butonul “Avarie”.
La detectarea unui defect supervizorul va înregistra un eveniment în log -ul de evenimente
și erori, care poate fi consultat pentru mai multe informații legate de eroare. După
soluționarea problemei este indicată ștergerea log -ului.
6. Regimul Inițializare
Este recomandată inițializarea sistemului înai nte de prima punere în funcțiune sau
după orice intervenție la actuatoare (ex: înlocuirea actuatoarelor).
Pentru inițializare sunt folosite patru proceduri:
A. Procedura de stabilire a originilor
B. Procedura de stabilire a limitei inferioare a actuatorul de pe axa nr. 1
C. Procedura de stabilire a limitei superioare a actuatorul de pe axa nr. 1
D. Procedura de stabilire a limitei inferioare a actuatorul de pe axa nr. 2
E. Procedura de stabilire a limitei superioare a actuatorul de pe axa nr. 2
Fig. 7 .2. Prezentare panou
A. Procedura de stabilire a originilor pentru actuatoare:
1. Se aduc ambele axe în “poziția zero”:
– 90 –
a. Pe axa nr. 1 “poziția zero” se atinge atunci când unghiul α are 90⁰, vezi fig.
7.2.
b. Pe axa nr. 2 “poziția zero” se atinge atunci când unghiul β are o valoare egală
cu 170⁰, ținând cont de latitudinea unde este montat dispozitivul.
2. Butonul 3 -4-5 se aduce pe poziția 3.
3. Se apasă și se menține butonul 2 până la aprinderea lămpii “Avarie”.
Stabilirea originilor , a “poziției zero ”, pentru cele două actuatoare se
realizează concomitent. De aceea este necesară aducerea ambelor axe la “poziția zero”
înainte de această procedură.
B. Procedura de stabilire a limitei inferioare a actuatorul de pe axa nr . 1:
1. Se menține apăsat butonul 2
2. Se decrementează poziția actuatorului prin apăsarea butonului 11
3. Se eliberează ambele butoane dacă s -a ajuns la limita dorită sau este imposibilă
decrementarea în continuare
C. – E. sunt similare cu procedura descrisă la B.
Succesiunea corectă este următoarea: procedura A, urmată de oricare procedură.
7. Punerea în funcțiune.
Înainte de prima punere în funcțiune se recomandă parcurgerea etap elor descrise în
subcapitolul “6. Regimul Inițializare”.
La fiecare punere în func țiune se vor urmări dacă lampa galbenă de veghe de pe
panoul de control este aprinsă. Aceasta indică prezența tensiunii de alimentare la sursa
secundară . În plus se poate verifica dacă ledurile de pe cele două surse sunt aprinse, ambele
leduri sunt de culo are verde .
Este opțională verificarea led-urilor de pe panoul frontal al PLC -ului care indică
funcționarea corectă a acestuia. Ledurile care indică starea PLC -ului sunt prezentate în
continuare:
– 91 –
Fig.7.3 Panoul cu leduri al AP-ului
Indicator Culoare Stare Semnificație
Run Verde Aprins PLC-ul este în regim normal de funcționare
(în starea RUN sau MONITOR)
Intermitent Eroare de download sau setări greșite
Stins O eroare fatală a cauzat oprirea programului în timp ce
era în starea RUN
ERR/ALM Roșie Aprins Semnalizează o eroare fatală software sau hardware.
Ex: a expirat watchdog, execu tare instrucțiune FALS
Ca rezultat se blochează rularea programului și toate
ieșirile vor fi puse pe OFF
Intermitent Semnalizare eroare nefatală.
Se continuă rular ea normală a programului.
Stins Operare normală.
COMM Portocaliu Intermitent PLC-ul comunică prin intermediul portului RS -232 C
Stins Nu se realizează nici o cuminicare pe portul RS -232 C
8. Măsuri de siguranță
Utilizați o priză electrică cu îm pământare de maxim 100 Ω.
După alimentare este interzis accesul în interiorul cutiei de automatizare.
Scoateți ștecherul de alimentare din priză înainte de a conecta sau deconecta
orice cablu.
Împiedica ți pătrunderea oric ărui obiect prin orificii de aeris ire în cutie .
În cazul în care constatați neregularități, apăsați butonul de av arie și scoateți
ștecherul din priză imediat!
– 92 –
CAP 8. REALIZAREA ECHIPAMENTULUI ȘI A PROGRAMULUI DE
CONDUCERE, PUNEREA ÎN FUNCȚIUNE
1. Realizarea echipamentului de automatiza re
Componentele echipamentului de automatizare au fost instalate într -o cutie de
automatizare parțial cablat ă. La demararea instalării cutia conținea clemele de șir, o parte din
canalele de cablu, o șină DIN și cablaje la orificiile de pe panoul frontal.
A fost necesară o reconfigurare și instalare de noi componente prezentata în
următoarele etape:
4. Pornind de la sch emele prezentate în anexe le 1 – 4, am estimat necesarul de lămpi,
butoane, relee și surse de alimentare. Am stabilit că vor fi montate 5 lă mpi, 4 galbene și o
lampă roșie, 6 relee, o sursă de 24 V DC, PLC și sursă PLC , întrerup ător automat.
Necesarul de butone: 5 butoane cu revenire, un buton ciupercă cu blocaj mecanic, un
buton rotativ cu mâner standard.
Specificațiile tehnice ale componen telor se regăsesc în paragraful:
4.4. Subansamble prezente în echipamentul de automatizare
5. Fixarea ș inelor DIN și a canalelor de cabluri (jgheaburi de cablare) . S-a luat în
considerare sp ecificațiile de montare și cablare a le PLC-ului care specifică o dis tanță
minimă de 2 cm dintre PLC și canalele de cabluri, în plus specifică orientarea PLC -ului
pentru o disipare optimă a căldurii.
Au fost necesare montarea a încă două șine DIN și a încă două canale de cablu pentru ca
firele să fie grupate și dirijate or donat.
3. Instalarea PLC -ului. Este obligatorie instalarea modulelor Sursă -PLC-Terminator în
poziția indicată mai sus, altfel pot apărea defecțiuni, iar răcirea echipamentului nu mai
este optimă. Modulele se instalează pe șină DIN și se fixează cu siguranț ele aflate la baza
modulelor.
4. Instalarea componentelor. Pentru comanda manuală a actuatoarelor am instalat patru
butoane cu revenire (verzi) normal deschise. Pentru oprirea de urgență (avarie) a fost
– 93 –
instalat un buton ciuperca cu blocaj mecanic și reset are prin rotire cu contact normal
închis. Selectarea de pe panou a regimul ui de lucru se face cu ajutorul unui buton rotativ
cu mâner standard, cu două poziții și reținerea poziției . Pe panou mai este prezent un grup
format din două butone cu revenire, un buton normal deschis , respectiv un buton normal
închis.
5. Cablarea. O parte din cablaje au fost preluate de la vechiul montaj , în consecință a fost
necesară verifica rea continuit ății și corectitudin ii numerotării. Datorită preluării unor
cablaje, nu exist ă o continuitate „globală” în numerotarea firelor, totuși firele
corespunzătoare diferitelor grupuri ( butoanelor, lămpilor, releelor ) sunt numerotate
consecutiv .
S-a apelat la numerotare în detrimentul utiliz ării diferitelor culori pentru fire datorită
numărului mare de cabluri. Culorile convenționale pentru alimentare de la rețea până la
întrerupătorul automat au fost păstrate: verde -galben pentru împămâ ntare, albastru pentru
nul (notație N) , maro pentru fază (notație R) .
Atât c ablurile de alimentare, cât și cablurile de comandă sunt prevăzute cu pini conectori
de capăt (papuci de cablare) .
6. Verificări. Am efectuat verificări pentru a determina dacă cablarea realizată corespunde cu
cablarea prezentată în schemele electrice.
7. Etapele realizării conectări la un actuator:
i. Un actuator SRT A 10 a fost alimentat la o sursă de curent continuu la 24 V și a rezultat
un curent de 0.3 A la mersul fără sarcină.
ii. Conectarea cablurilor de alimentare a actuatorului la clemele rezervate pentru acestea.
S-au con ectat atât ca blurile care alimentează motorul actuatorului și care provin din
relee, cât și cablu care alimentează senzorul Reed cu 24 V.
iii. Conectarea ieșirea senzorului Reed la intrarea nr. 6 pentru actuatorul unu, respectiv la
intrarea nr. 8 a PLC -ului, de asemenea p rezente pe câte o clemă.
8. Posibilități de dezvoltare. Două lămpi și un buton cu revenire nu au fost utilizate, dar au
fost cablate și firele aduse în apropierea PLC -ului pentru a fi utilizate în viitor.
– 94 –
2. Punerea în funcțiune a echipamentului de automat izare
La prima punere în funcțiune am urmărit :
– dacă sursele de tensiune sunt alimentate, fapt semnalizat de led-urile de culoare
verde prezente pe surse,
– dacă lampa galbenă de veghe de pe panoul de control este aprinsă,
– dacă led -urile de pe panoul f rontal al PLC -ului indică funcționarea corectă a
acestuia.
În a doua etapă am verificat conectarea corectă a butoanelor de pe tabloul de
comandă . Acest lucru se realizează astfel: la apăsarea unui buton normal deschis se va
aprinde led -ul de pe panoul PL C-ului corespunzător intrării la care este legat butonul. În
cazul butoanelor normal închise led -ul corespunzător este aprins înaintea apăsării butonului și
stins după apăsarea butonului.
Aspecte urmărite la testarea butoane:
– prezența tensiunii de 24 V la pinul conectat la firul 24
– conectarea corespunzătoare la intrarea PLC -ului
A treia etapă a urmărit confirmarea funcționării corecte a releelor. A fost comandat
fiecare releu prin program, două dintre fiind conectate la câte o lampă s -a constatat ușor
funcționarea lor. V erificarea celorlalte patru am efectuat -o cu ajutorul unui multimetru .
În ultima etapă , punerea în funcțiune a actuatoarelor , a fost comandată incrementarea
unui actuator , apoi decrementarea. Astfel au fost validate releele de comandă a
actuatoarelor. Restul testelor la punerea în funcțiune se vor prezenta în cadrul capitolului
următor.
3. Realizarea programului executat pe PLC
Pentru realizarea programului a m utilizat dezvoltarea incrementală . Dezvoltarea
incrementală este realizată pri n lansări mici și frecvente ale programului. Acest mod de
dezvoltare reprezintă o cale de a livra rapid software funcțional și are la bază un proces de
dezvoltare bazată pe specificarea i terativă a cerințelor.
– 95 –
În paralel cu dezvoltarea incrementelor am d ezvoltat și documentația.
Exemplu: implementarea task -urilor s -a făcut incremental, primul task „ Condiționări ”
a fost și primul implementat datorită faptului că acesta controlează execuția celorlalte task –
uri. Task -ul „Condiționări ” a fost urmat de task -ul „Inițializări ” și „Control Manual”, iar în
final a fost creat task -ul „Control Automat” . Această manieră de dezvoltare este de tip „ top-
down”.
Prima cerință a fost scri erea unui program care citește intrările și pune la ieșire
valoarea citită. Pentru re alizarea acestei cerințe și pentru o dezvoltare mai ușoară a aplicației
am introdus simboluri le prezentate în figura 8.1. folosind procedeul descris la cap.3 5.2
Definirea simbolurilor.
Fig. 8.1. Simboluri utilizate
Fig. 8.2. Testare butoanelor
Mai sus, în fig. 8.2., este dată o secvență din program care în funcție de valoa rea
butoanelor de incrementare sau decrementare realizează fizic operațiunea respectivă. Această
secvență a fost utilizată la verificarea funcționării atât a celor două butoane, c ât și a releelor și
dacă conectare a la actuator este corectă . Problema care putea să apară era legată de faptul că
la comanda incrementării actuatorul făcea decrementare și viceversa, în acest caz trebuiau
inversate bornele.
– 96 –
Un important pas în dezvoltare a programului a fost testarea secvenței de citire a
impulsurilor de la senzorii Reed. A fost creat un nou increment și a fost adăugat la secțiunea
de program precedentă:
Fig. 8.3. Testare semnalului de la senzor
După rularea noului program (vezi fig. 8.3.) am constatat neces itatea testării pe front a
semnalului de la senzor , existând posibilitatea ca senzorul să i -a valoarea ON și fără ca
actuatorul să fie alimentat (datorită principiului de funcționare al senzorului).
A dou a constatare importantă: este de ajuns folosirea unui simplu numărător pentru a
capta impulsul de la senzori. Dacă perioada impulsurilor era mai mică decât durata unui ciclu
program atunci existau două variante:
– Prima alternativă era folosirea funcțiilor speciale de numărare rapidă ale PLC -ului
CJ1M. Acea stă alternativă a fost pregătită prin conectarea la intrările 6 și 8 a
senzorilor, deoarece numărătoarele de mare viteză folosesc ca intrări, în configurație
minimală, intrările 6 și 8.
– A doua alternativă ar fi fost utilizarea a două întreruperi în modul de lucru numărător
și definirea de task -uri care tratează întreruperile și în care s -ar fi realizat înregistrarea
numărului de impulsuri.
În continuare am creat un program de test care la apăsarea butonului de incrementare
se comandă increment area poziția actuatorului până se numără zece impulsuri, iar la apăsarea
butonului de decrementare se comandă decrementarea actuatorului până la apariția
următorului impuls.
Astfel s -a determinat următoarea rezoluție de 0,56 mm/impuls pentru actua torul de pe
axa nr. 1 și de 0,3 1 mm/impuls pentru actuatorul de pe axa nr. 2 .
– 97 –
Fig. 8.4. Incrementarea, decrementare cu pași ficși
Funcționarea programului din fig. 8.4.: la apăsarea cu menținere a butonului de
incrementare B_Inc_1 devine ON. Aceeași valoare este setată și zonei de memorie de lucru
(work) reprezentată de sim bolul Inc_1. Datorită punerii în mișcare a actuatorului vor apărea
impulsuri de la senzorul Reed care vor fi numărate de numărătorul C0002. Comanda
incrementării, R_Inc_1, este activă cât timp butonul este apăsat și numărătorul nu a atins
plafonul maxim, aici zece. Incrementarea se oprește după zece impulsuri. La decrementare
apare particularitatea că se execută decrementare pe până la apariția primului impuls.
Un ultim program de tes t a fost realizat pentru familiarizarea cu instrucțiunea CONTR
care implementează un numărător reversibil. Este necesară utilizarea acestui numărător
pentru a contoriza atât mișcarea de incrementare, cât și mișcarea de decrementare.
– 98 –
Fig. 8.5. Determinarea limitelor
Program ul din fig. 8.5. poate fi folosit pentru a afla numărul de impulsuri de la alungirea
minimă la alungire a maximă a actuatorului. Dacă se notează cu zero limita inferioară, atunci
numărul de impulsuri determinat va reprezenta limita su perioară.
4. Realizarea programului cu CX -Programmer
Pe parcursul realizării programului cele mai frecvente acțiuni executate în cadrul
mediului de dezvoltare CX -Programmer au fost: crearea și editarea programelor de tip scară
(ladder), schimbarea modulu i de operare a PLC -ului din RUN, în MONITOR sau
PROGRAMMING, transferarea programelor sau secțiunilor de programe înspre/ dinspre PLC
și monitorizarea variabilelor în timpul execuției.
Predominant PLC a rulat în modul de lucru MONITOR datorită următoarelo r
avantaje:
Editarea programului se face on -line. În acest mod de operare este posibilă
editarea fiecărei trepte prin plasarea cursorului în interiorul treptei și apăsarea
butonului „Online Editing Rugs”.
Alternativa la această metodă constă în oprirea din execuție a programului,
editarea acestui și reîncărcarea în întregime sau numai pe părți. Ca dezavantaj
– 99 –
este de menționat timpul mare până la rularea din nou a programului. Avantajul
se observă în cazul modificării substanțiale a programului sau la modific area
simbolurilor.
Vizualizarea și editarea memoriei se face, de asemenea, on -line. A u fost util e
acest e operațiun i în momentul realizării „Regimului Automat”.
S-au putut verifica astfel datele trimise de CX -Supervisor, transferul datelor
dintr -o zonă de memorie în alta, cât și valorile variabilelor din zona de lucru.
O locație din memorie poate fi vizualizată ca număr: binar, decimal, BCD,
hexazecimal, în virgulă mobilă sau text.
Se pot salva zone de memorie în fișiere sau se pot încărca zone de memorie din
fișier e.
Un lucru pozitiv în timpul realizării programului a fost introducerea de comentarii. Pe
parcurs ce adăugam noi funcționalității introduceam comentarii fie la treptele noi create, fie la
instrucțiunile folosite.
Introducerea unui comentariu s e realizează prin click dreapta pe banda stângă a unei
trepte sau click dreapta pe o instrucțiune. Textul comentariului se introduce în zona de editare
care apare după selectarea opțiunii „Properties”. Pentru a introduce linie nouă se folosește
combinația Ctrl+Enter.
5. Probleme întâmpinate și rezolvarea lor
1. Conectarea la PLC. În primă instanță am încercat conectarea la PLC fără a face setări
ale DIP switch -urilor de pe PLC. Conectare a reușea numai după folosirea în primă fază
a funcției „Auto Oline”, du pă care se reușea conectarea și cu funcția „Work Online”.
Dezavantajul acestei succesiuni este acela că la conectarea cu „Auto Online ” se face
transferul programului de pe PLC în CX -Programmer, programul curent trebuie închis
și apoi redeschis pentru a putea fi transferat în memoria PLC -ului.
Dacă se încerca conectarea cu „Work Online” se eșua cu urm ătorul mesaj:
– 100 –
Rezolvare. Se setează DIP switch 5 de pe panoul PLC -ului pe ON și restul
rămân/trebuie setați pe OFF. S e folosește ca protocol de comunica re Toolbus cu
următoarele setări:
După aceste setări am observat o viteză sporită de transfer a programelor de/pe PLC , la
editarea on -line sau la accesarea memorie.
2. Semnalele Impuls_po z_1 și Impuls_poz_2 , de la cei doi senzori Reed, trebuie testați pe
front deoarece există posibili tatea ca senzorul să trimită ON, datorită modului de
funcționare al senzorului Reed și al unghiului în care se oprește tija actuatorului . Dacă e
testată valoare atunci se va ind ica eronat o mișcare pe acea axă .
3. Inițial am avut la dispoziție o sursă de curent continuu de 15 V pentru a alimenta
actuatoarele. Am depistat , după o consultare mai atentă a documentație PLC -ului
CJ1M , că nivelul logic ON se obține pentru o tensiune la intrare de cel puțin 17,4 V.
Problema apărea l a citirea senzorilor Reed și a butoanelor care dacă erau alimentate la
15 V nu puteau furniza peste 17,4 V la intrarea PLC -ului.
Rezolvarea problemei a fost înlocuirea sursei de 15 V cu o sursă de 24 V.
– 101 –
CAP 9. INTEGRAREA SUPERVIZORULUI CU ECHIPAMENTULUI
DE CONDUCERE. VALIDAREA SISTEMULUI
1. Integrarea supervizorului. Teste de integrarea
După integrarea supervizorului, testarea sistemului se face privind aplicația ca un
întreg, prin utilizarea diferitelor scenarii. Testele se bazează pe specificațiile sistemului.
Pentru a testa integrarea supervizorului cu echipamentul de automatizare a fost
încărcat pe PLC ultima variantă a programului de conducere. A fost conectat la PLC un
singur laptop pe care aplicațiile CX -Supervisor și CX -Programmer au fost rul ate în paralel.
Programul din CX -Programmer a fost actualizat la aceeași versiune cu programul de
pe PLC, și s -a ales modul de operare „Monitor”.
O etapă a integrării a fost inițializarea sistemului după procedura descrisă în
subcapitolul ” 7.6 Regimul Iniți alizare”. Rezultatele inițializării, limitele pe cele două axe, au
fost comunicate supervizorului pentru efectuarea de calcule:
Limită Valoare (impulsuri)
Superioară axa nr. 1 1170
Inferioară axa nr. 1 840
Superioară axa nr. 2 1065
Inferioară axa nr. 2 795
Scenariile de test au la bază următoarele acțiuni:
– schimbarea regimului de funcționare de pe panou și din supervizor
– în regim manual: comanda incrementării, decrementării pe ambele axe
– în regim automat: transferul din supervizor a datelor de pozi ționare
– monitorizarea online a datelor de poziționare de către supervizor
Probleme ale programului dedicat conducer ii și rezolvarea lor
Singura problemă identificată a fost nedefinirea clară a modului de stabilire a
regimului de funcționare. Datorită fo losirii butonului rotativ 3 -4-5 (vezi fig. 7.1) cu
menținerea poziției nu este posibilă schimbarea regimul de lucru din supervizor cu
– 102 –
înștiințarea acțiunii pe panoul de automatizare. Singurul regim care poate fi stabilit și de
supervizor este regimul „Avari e”.
2. Validarea sistemului
Validarea are ca rol confirmarea faptului că sistemul face ce trebuie. Datorită
numărului nu foarte mare de intrări s -a realizat o testare exhaustivă. Testele au fost create
privind sistemul ca o „cutie neagră” și se bazează pe scenarii de utilizare.
Pentru ca validarea să decurgă normal a fost necesar setarea ceasului de pe laptop la
valoarea dată de site -ul oficial Greenwich pentru România (greenwichmeantime.com). S -a
renunțat la ora de vară și s -a sincronizat ceasul de pe laptop cu ceasul PLC -ului.
Testarea la limită:
A fost testat modul cum eșuează sistemul la apariția unei defecțiuni la acționarea
actuatoarelor. A fost deconectată alimentarea senzorului pentru actuatorul nr. 1 și s -a
comandat incrementarea. A fost c onstatată funcționarea corectă, sistemul intrând în regim de
avarie, iar în log -ul de evenimente și erori al supervizorului a fost înscris evenimentul
“Blocare la incrementare axa 1”.
Validarea finală:
După încheierea cu succes a celorlalte teste, au f ost încărcate datele de poziționare
pentru ziua curentă și sistemul a fost trecut în regim automat.
La finalul poziționării s -a putut constata orientarea corespunzătoare a ansamblul ui
reflector – colector pentru momentul respectiv al zilei .
A fost urmări tă evoluția sistemului pe parcursul zilei, la intervale de 15 -30 minute, și
s-a remarcat orientarea adecvată.
Un aspect urmărit pentru validarea algoritmului de poziționare a fost verificarea
simetriei: să fie asigur ată focalizarea și pe parcursul dimine ții și pe parcursul serii.
– 103 –
CAPITOLUL 10. CONCLUZII
1. Rezultate
Unghiul orar generat de algoritm are o eroare de 0.08 ș față de unghiul dat de
calculatorul solar: http://www.srrb.noaa.gov/highlights/sunrise/azel.html
Precizia cu care se realizează poziționarea este importantă. La soluția de față precizia
poate fi ajustată prin modificarea numărului de impulsuri cu care se incrementează sau
decrementează tija actuatorului pentru un pas al algoritmului de reglare .
Utilizarea unui sistem de orientare d upă soare spre deosebire de sistemul pasiv clasic
cu panou solar nu este una neglijabilă.
În urma testelor efectuate utilizând un panou fotovoltaic montat pe sistemul de
orientare cu doua axe respectiv pe sistemul pasiv s -a constatat o crește re pentru pe rioada
10.09.2011 – 11.09 -2011 de aproximativ 36%.
2. Direcții de dezvoltare
Ideea de baza este orientarea unui plan. Sistemul propus poate fi folosit pentru a
orienta după Soare un panou fotovoltaic, un colector solar, un piranometru.
Soluția poate fi extinsă și alte dispozitive care realizează poziționarea pe două axe
după program. Dacă se renunță la a doua axă algoritmul poate fi folosit cu succes și în cazul
montajelor de tip polar.
Sistemul este funcțional, realizând orientarea dispozitivului pe par cursul unei zile.
Prin utilizarea completă a memorie de date a PLC -ului, sistemul poate funcționa timp de 128
de zile fără a fi reâncărc ate referințe. Dacă se adaugă card de memorie se poate realiza
funcționarea fără intervenție pentru mai mulți ani.
– 104 –
BIBLIOGRAFIE:
[1] http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_regenerabil%C4%83
[2] http://ro.wikipedia.org/wiki/Protocolul_d e_la_Kyoto
[3] Monitorul oficial al României , Nr.172 Anul 2008 Partea I
[4] http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_solar%C4%83
[5] http://ro .wikipedia.org/wiki/Soare
[6] http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:SolarGIS -Solar -map-Romania -en.png
[7] http://dexonline.ro/definitie/heliostat
[8] http://geogr afic.info/dictionar -geografic/radiatia -globala -totala -.html
[9]http://www.sistemeeco.ro/descriere_sistem_panouri_solare.html
[10]Particularitati ale energiei solare
http://www.sistemeeco.ro/descriere_sistem_panouri_solare.html
[11] http://www.powerfromthesun.net/Book/chapter03 /chapter03.html
[12] http://ro.wikipedia.org/wiki/Unghi_orar
[13] http://www.math.ubbcluj.ro/~raduz/astro/seminar/online/2/
[14]http://www.ziarulstiintelor.eu/articole -deschise/2011 -08/gps.aspx?alttemplate
=articol_deschis_print
– 105 –
[15] http://www.circ uiteelectrice.ro/electronica -digitala/logica -ladder/automate -programabile –
plc
[16] http://www.scritube.com/tehnica -mecanica/Definirea -notiunii -PLC15311.php
[17]SYSM AC CJ Series CJ1H -CPU__H -R, CJ1G/H -CPU__H, CJ1G -CPU__P, CJ1G -CPU__,
CJ1M -CPU__ Programmable Controllers Operation Manual, OMRON
http://www.omron –
ap.com/admin/access_download_plc.asp?from=pdf_CJ1M&catlvl=43&to=W341&product_
model=CJ1M&open=0
[18]CJ-series Built -in I/O CJ1M -CPU21/22/23, OMRON http://www.omron –
ap.com/admin/login.asp?service_type=66&product_model=CJ1M&catlvl=43
[19] SYSMAC CS/CJ Series Programming Manual W394 -E1-14 Programmable Controllers
Programming Manual, OMRON http:// www.omron –
ap.com/admin/access_download_plc.asp?from=pdf_CJ1M&catlvl=43&to=W394&product_
model=CJ1M&open=0
– 106 –
ANEXE
1 Conectarea și semnificația pinilor
– 107 –
Semnificația pinilor pentru intrările numerice încorporate:
Intrarea Pin Detaliu
IN0 1 24 V DC
5 0 V
IN1 2 24 V DC
6 0 V
IN2 7 24 V DC
11 0 V
IN3 8 24 V DC
12 0 V
IN4 13 24 V DC
17 0 V
IN5 14 24 V DC
18 0 V
IN6 19 24 V DC
23 0 V
IN7 20 24 V DC
24 0 V
IN8 25 24 V DC
29 0 V
IN9 26 24 V DC
30 0 V
– 108 –
Semnificația pinilor pentru ieșiri numerice încorporate:
Intrarea Pin Detaliu
OUT0 31 ieșire
37 alimentare ieșire +V
39 sau 40 COM
OUT1 32 ieșire
37 alimentare ieșire +V
39 sau 40 COM
OUT2 33 ieșire
37 alimentare ieșire +V
39 sau 40 COM
OUT3 34 ieșire
37 alimentare ieșire +V
39 sau 40 COM
OUT4 35 ieșire
37 alimentare ieșire +V
39 sau 40 COM
OUT5 36 ieșire
37 alimentare ieșire +V
39 sau 40 COM
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Implementarea Unui Sistem De Orientare Solara Cu Plc Final03 [623549] (ID: 623549)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.