Proiectarea Unui Sistem de Control Si Monitorizare Pentru O Centrala Hidroelectrica de Mica Putere

Cuprins

Listă de figuri

Figura 1.1: Resurse de energie a planetei în anul 2010.

Figura 1.2 Producția de energie a României în perioada 2013 iunie-2014 iunie

Figura 1.3 Automat programabil

Figura 1.4Arhitectura SCADA

Figura 1.5 Hidrocentrală pe firul râului în comuna Măguri Răcătau

Figura 3.1 Sistem continuu fără memorie

Figura 3.2 Extrapolare de semnal

Figura 3.3 Schema buclei deschise

Figura 3.4 Schema buclei închise

Figura 4.1 Schema de reglare de tip monocontur

Figura 4.2 Semnal analogic și semnal numeric

Figura 4.3 Traductor submersibil de presiune pentru măsurare nivel

Figura 4.4 Cablare de conectare

Figura 4.5 Traductor de presiune pentru lichid

Figura 4.6 Conectare traductor presiune

Figura 4.7 Senzorii Inductivi

Figura 4.8 Senzorul optic de tip furcă

Figura 5.1 Sistem de control cu PLC

Figura 5.2 Schema bloc a structurii hardware

Figura 5.3 Module de ieșire

Figura 5.4 Interconectarea PLC-urilor

Figura 5.5 Funcționarea ciclică a automatului

Figura 5.6 Familia de PLC-uri Twido

Figura 5.7 PLC de tip TWDLMDA20DUK

Figura 5.8 Schemă de conexiune a automatelor Modulare

Figura 5.9 Mediul de dezvoltare TwidoSuite

Figura 6.1 Arhitectura hardware pentru control

Figura 6.2 Turbina Kaplan

Figura 6.3 Power Logic PM710

Figura 6.4 Arhitectura software a sistemului de control

Figura 6.5 Arhitectura software cu rețele Petri

Figura 7.1 Schema bloc a instalației

Figura 7.2 Stand pentru monitorizare

Figura 7.3 Setare Modbus

Figura 7.4 Lista regiștriilor

Figura 7.5 Aplicația pentru Master

Figura 7.6 Scalarea valoriilor de la senzorii analogici

Figura 7.7 Numărare impulsurilor cu timer și counter

Figura 8.1 Simulare cu editorul PIPE

Figura 8.2 Graful de realizare pentru sistemul de control

1. Introducere

1.1 Noțiuni generale despre hidroenergie

În zilele noastre hidroenergia este ceea mai importantă resursă regenerabilă pentru producerea energiei. Conform institutului american EIA în 2010 din consumul total de energie a planetei 20.4 % erau generați din combustibili regenerabili. Din aceasta valoare aproximativ 81.9% erau surse hidroelectrice. Aceste date sunt prezentate mai jos pe figura 1.1.

Figura 1.1 Resurse de energie a planetei în anul 2010

Energia hidroelectrică devine din ce în ce mai populară sursă de energie, fiindcă are numeroase avantaje. Această sursă de energie înafară de faptul că este regenerabil, e și mult mai sigur decît o sursă nucleară și în plus nu este dăunător mediului.

Înafară de avantajele menționate mai sus ,avem și alte avantaje cum ar fii cele descrise în articolul lui G. Ardizzon et. al: promovarea unei prețuri stabile a energiei, fiindcă în comparație cu gazele naturale nu este supus fluctuațiilor prețuriilor de pe bursă, reduce riscul unei inundații și ajută dezvoltarea regiunii aducând electricitate, industrie și comerț la comunități. Proiectele hidroelectrice sunt investiții de durată mare, de obicei de ordinul 50-100 de ani, deci mai multe generații pot profita de avantajele oferite [1].

Datorită poziției geografice favorabile și vastei rețele hidrologice, România dispune de un număr relativ mare de hidrocentrale. În prezent în România există aproximativ 260 de hidrocentrale cu o putere de 6375 MW, care au produs în 2013 aproximativ 14.900 GWh energie, conform surselor din [2]. În figura 1.2 este pusă în evidență cât de importantă este hidroenergia (marcat cu albastru deschis), aceasta a reprezentat aproximativ 40% din producția totală de energie a țării în perioada 2013 iunie – 2014 iunie.

Figura 1.2 Producția de energie a României în perioada 2013 iunie-2014 iunie

Noțiuni despre hidrocentrale

Centralele hidroelectrice sunt cele mai actuale tehnologii pentru producerea energiei electrice fără poluarea mediului. Hidrocentralele fiind preferate față de alte tehnologii, datorită costurilor mici și fiidcă au o durabilitate și eficiență crescută.

Hidrocentralele de obicei sunt plasate pe râuri, de unde apa intră într-un bazin de acumlare. Bazinul de acumlare are rolul de a stoca volumuri mari de apă, care va fii folosit ulterior pentru producerea energiei electrice. Din bazinul de acumlare apa ajunge într-o țeavă și va fii transportată până la turbina hidrocentralelei. Turbina avînd un rol important, aceasta transformând energia potențială (curgerea apei) în energie mecanică. Viteza de rotire a acestuia va determina câtă energie electrică va fii generată. Turbina fiind conectată cu generatorul, energia mecanică produsă de aceasta va fii transmisă printr-un angrenaj de roți dințate către rotorul generatorului. Rotorul generatorului se va roti într-un câmp magnetic și energia mecanică se va transforma în energie electrică. Generatorul este conectat la un transformator ridicător ce va permite evacuarea energiei în rețea de electricitate.

Clasificarea hidrocentrarelor

Clasificarea hidrocentrarelor se poate face după mai multe criterii. O criterie des utilizată fiind căderea apei, care poate fii determinată din diferența dintre nivelul oglindei apei din bazinul de acumlare și nivelul oglindei apei după ce apa a trecut prin turbină. După acest criteriu putem avea 3 tipuri de hidrocentrale :

–   hidrocentrale care au o cădere mică de apă ,adică cădere sub 15 m și un debit mare

hidrocentrale care au o cădere mijlocie de apă adică între 15 și 50 m, și un debit mijlociu

hidrocentrale care au o cădere mare de apă adică între 40 și 2000m, și un debit mic de apă

O altă caracteristică a hidrocentralelor după care pot fii clasificate este capacitatea lor, sau felul construcției. După acest criteriu hidreocentralele pot fii clasificate în 4 categorii:

hidrocentrale așezate pe firul râului sau altfel zis centralele fluviale, care produc curentul după debitul apei

hidrocentrale care au un lac de acumlare

hidrocentrale cu acumlare prin pomparea apei (CHEAP).

hidreocentrale care au caverne, pentru acumlarea debitului apei.

Pe de altă parte hidrocentralele pot fii clasificate și după puterea generată, în acest caz avem:

– micro-hidrocentrale, cu o capacitate până la 100 KW

– mini-hidrocentrale, cu o capacitate între 100 KW și 1 MW

– hidrocentrale mici, care produc energie între 1-15 MW

– hidrocentrale mijlocii, cu capacități între 15-100 MW

– hidrocentrale mari care au capacitate peste 100 MW

1.3 Controlul și monitorizarea automată a hidrocentralelor

Controlul automat și monitorizarea parametriilor al unei hidrocentrale este un factor important pentru a crește eficiența în exploatare, siguranța și a descrește costurile hidrocentrarelor. Pentru a determina când trebuie să pornim sau să oprim generatoarele și câte energie electrică va fii generată trebuie să monitorizăm și să controlăm nivelul apei din bazinul de acumlare, respectiv presiunea apei ce va ajunge la turbină. La controlul automat cele mai des folosite echipamente sunt automatele programabile.

Evoluția automatelor programabile

Automatele programabile au fost introduse cu scopul de a înlocuii releele electromagnetice. Având în vedere uzura acestor relee și mărimea dulapelor de automatizare a determinat pe ingineri să caute alte soluții mai eficiente.

Primele automate programabile au fost realizate la sfârșitul aniilor 60, începutul aniilor 70 de către firma Bedford Associates. Numele primului PLC era Modicon 084 [3]. După această primă încercare în anul 1971 Allen-Bradley a creat PLC-ul cu numele 1774 PLC. Producția și folosirea automatelor programabile a crescut când microprocesoarele au fost inroduse pe piață. Automatul programabil a fost gândită încă de la început cu scopul de a fii folosit în industrie, ceea ce a determinat construcția ei, fiind un echipament robust, compus din mai multe submodule, rezistent la șocuri și temperaturi extreme și permit o interconectare cu senzorii din proces sau cu un calculator.

Un automat programabil nu este altceva decît un calculator specializat, cu parte hardware și o parte software, care este implementată în memoria program. Un astfel de aparat se prezintă în figura 1.3 :

Figura 1.3 Automat programabil

1.3.2 Tehnologii actuale în monitorizare

Monitorizarea nivelului apei este important pentru a determina debitul ei, și astfel asigurând o bună funcționare a hidrocentralei.

Pentru o monitorizare cât mai bună și precisă folosim sisteme care transmit datele în timp real la un calculator. Aceste date sunt prelucrate, afișate și eventual salvate într-o bază de date de unde pot fii accesate mai târziu. Utilizatorii care folosesc aceste sisteme pot vizualiza toți parametrii procesului aflat la distanță, uneori pot avea chiar și control asupra acestori parametrii.

Un sistem de monitorizare și control de la distanță este prezentat în cartea lui Stuart A. Boyer. Arhitectura unui astfel de sistem se prezintă pe figura 1.4:

Figura 1.4 Arhitectura SCADA

Acest sistem poartă numele SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) și are mai multe elementele cheie, cum ar fii:

– Operatorul, care poate accesa parametrii procesului folosind o consolă. Această consolă funcționează ca și o fereastră, și este compus dintr-un display care arată informațiile procesului în timp real, respectiv o tastatură ce permite operatorului să intervină în proces. Dar pot fii folosite și alte semnale de intrare, cum ar fii mouse-ul ,respectiv semnale de ieșire: semnale de alarmă, semnale audio.

– MTU, Calculatorul operatorului este intefațat cu un MTU(Master Terminal Unit),ce nu este altceva decît controllerul pentru sistem, adică un calculator gazdă ce comunică cu RTU-uri, respectiv cu alte dispozitive cum ar fii printerul. În majoritatea cazuriilor acest calculator primește date și de la alte calculatoare.

– RTU,un RTU(Remote Terminal Unit) comunică cu unde radio sau cu linii telefonice cu MTU-ul, folosind Modemuri. Fiecare RTU trebuie să fie capabil să decodeze mesajul, să răspunde la mesaj, să înțeleagă mesajul și să acționeze. Aceste RTU-uri sunt deobicei plăci cu microcontrolere, automate programabile, cărora le sunt atașați senzori si traductoare, respectiv elemente de execuție [4].

În cazul hidrocentralelor trebuie implementate sisteme distribuite care să comunice în timp real. Acest lucru aduce cu sine importanța implementării unor algoritmi complecși de detecție a erorilor de comunicare. Pe lângă toate acestea este nevoie să se țină cont și de securitatea datelor transmise și din această cauză este foarte important alegerea celor mai eficiente și performante mijloace de comunicare pentru achiziție si transmitere a datelor.

1.4 Hidrocentrale pe firul apei

În prezent în România sunt în exploatare aproximativ 200 de hidrocentrale de mică putere. Hidrocentralele pot fii categorizate după mai multe criterii după cum s-a prezentat mai sus. După felul construcție, putem afirma că cele mai râspîndite hidrocentrale mici în momentul de față sunt hidrocentralele pe firul râului, iar numărul acestor hidroagregate crește în fiecare an datorită avantajelor pe care le oferă.

Unul dintre cele mai importante avantaje ale acestui tip de hidrocentrală este eliminarea bazinelor mari de acumlare, prin urmarea căruia scade șansa producerii a unei inundații. Un alt aspect remarcabil este că căderea de apă la aceste tipuri de hidrocentrale este relativ mică și poate fii controlată ușor cu aparatul director și servomotorul conectat la aceasta. Mai trebuie să amintim că aceste tipuri de hidroagregate au o eficiență mare, o capacitate mare de producere a energiei, un nivel de predictibilitate crescută, adică puterea generată schimbă lent și tehnologia este robustă.

În final merită precizat că hidrocentralele mici pot fii interconectate unul cu celălalt sau pot funcționa complet independente. În general dacă sunt interconectate în cascadă atunci nu numai condițiile de mediu vor avea efect pe debitul de intrare a hidrocentralei, dar ci și caracteristiciile celorlalte hidroagregate.

Totuși absența sau cența sau capacitatea redusă a bazinului de acumlare are și dezavantaje. Din cauza ei este aproape imposibilă de a controla capacitatea de ieșire a energiei generate. Un alt dezavantaj este că aceste tipuri de hidrocentrale pot fii construite numai în locuri speciale pe râu. Mai mult, debitul și viteza de curgere a apei sunt reduse, iar adîncimea râului și populația de pești din râu sunt afectate în mod negativ. Hidrocentralele pot avea un impact mult mai mare asupra mediului atunci când ele sunt grupate.

O hidrocentrală pe firul râului este prezentată în figura 1.5:

Figura 1.5 Hidrocentrală pe firul râului în comuna Măguri Răcătau

2. Obiective și Specificații

2.1 Descriere generală a locației și a instalației

Hidrocentrala este situată pe râul Someș, în localitatea Cluj-Napoca. Înainte ca apa să ajungă în bazinul de liniștire o grilă din oțel este pusă la intrare acestuia, pentru filtrarea contaminările aduse de apă (crengi, sticle din plastic etc.). Apa din râu ajunge în bazinul de acumlare care are dimensiuni medii, și a cărui adîncime este de aproximativ 4 metri. La acest bazin este conectat o țeavă, pe care este plasată o valvă, aceasta fiind controlată de un servomotor. Valva are un rol important pentru a proteja echipamentale și a reduce presiunea apei.

Aparatul director controlează debitul apei și determină câtă energie va fii generată, el fiind plasată după valvă. Dacă aparatul director este deschis larg, atunci aceasta va face ca turbina să se învârte mai repede, ce va avea ca efect o creștere a producției de energie. Aparatul director este controlat tot de servomotoare și este considerat un element cheie în obținerea performanțelor impuse.

De la aparatul director apa ajunge la turbină. În cazul nostru turbina este de tip Kaplan EOS1100 cu caracteristicile următoare: turbină elicodială, orizontală, cu circuit în S, cu diametrul rotorului 1100 mm. Aceste tipuri de turbine sunt deobicei folosite pentru aplicații unde căderea apei este relativ mică H = 5 m … 15 m și debitul este între 0,2 … 9 m3/s, mai ales la hidrocentrale pe firul râului.

Generatorul este unul asincron,care are un stator și un rotor. Rotorul generatorului este conectat la turbină printr-un angrenaj de roți dințate. Elementul aceasta transformă energia mecanică în energie electrică. Generatorul asincron trifazat are următoarele parametrii de funcționare:

Rotația nominală: 300 RPM

Factorul de putere: cos 85

Puterea maximă generabilă: 250 KWh

2.2 Obiectivul lucrării

Obiectivul principal al lucrării este proiectare unei sistem de control și monitorizare pentru o centrală hidroelectrică de mică putere.

Instalația de automatizare va permite măsurarea și afișarea continuă a nivelului de apă,a presiunii apei, turația motorului, tensiunea, curentul, puterea generată respectiv deschiderea aparatului director, iar în funcție de setările alese va permite comanda automată a hidroagregatei. Va trimite semnale de alarmare și oprește procesul în caz de funcționare necorespunzătoare a instalației. În final trebuie amintit, că o să se îmbunătățească controlul asupra nivelului apei din bazinul de liniștire și asupra energiei generate (generator).

Instalația de monitorizare va avea rolul de a afișa parametrii electrici, cum ar fii tensiunea, curentul sau puterea generată. Acești parametrii sunt importanți pentru o bună funcționare a hidrocentralei și pentru o intervenție cât mai rapidă a operatorului în caz de avarie. Ca și un alt avantaj mai putem amintii că datele primite de la sistemul de monitorizare pot fii folosite pentru o analiză ulterioară.

După cum s-a prezentat mai sus o hidrocentrală este un sistem complex. Pentru a asigura o funcționare cât mai bună, în condiții de siguranță a acestuia trebuia să avem un sistem de control și monitorizare,care ne permite vizualizarea respectiv modificarea unor parametrii a procesului.

2.3 Specificațiile proiectului

Pentru măsurarea nivelului se va folosi un senzor submersibil, iar pentru măsurarea presiunii un senzor care măsoare presiunea relativă a fluidului între -1 și 25 de bari și returnează valoarea acestuia în semnal de curent unificat. Înafară de acești senzori vor fii folosite și alți senzori. Turația motorului se va măsura folosind un traductor optic de tip furcă, iar pentru a afla cât de deschis este apartul director, senzori inductivi și un senzor de deplasare lineară vor fii utilizați. Mărimile electrice cum ar fii tensiunea, puterea, frecvența și curentul vor fii măsurate cu ajutorul multimetrului Power Logic PM710.

Pentru a permite o vizualizare mai bună și o modelare mai ușoară a sistemului de control, vom folosi editorul PIPE v4.3(Platform Independent Petri Nets Editor).

Programul de control va fii scris folosind editorul TwidoSuite by Telemecanique. Limbajul de programare ales este Ladder Logic, iar automatul care satisface toate cerințele unei sistem de control pentru mini hidrocentrale este un PLC Schneider Electric de tip Twido Modular TWDLMDA20DRT, la care se atașează module de extensie analogice și multimetrul.

La final se va testa aplicația folosind TwidoSuite în modul Online și se va urmări modul de funcționare, modificarea parametriilor.

3. Sisteme cu Evenimente Discrete

3.1 Definiție generală a sistemului

Sistemele sunt un ansamblu de elemente interconectate, care sunt dinamice și interacționeză între ele și cu mediul ambiant. În majoritatea cazuriilor sistemele pot fii descompuse în subsisteme, iar caracteristicile și proprietățile acestora pot fii studiate individual pentru a afla comportamentul întregului sistem. Interacționarea cu mediul ambiant se face folosind semnale. Aceste semnale pot fii clasificate în două categorii: primul fiind semnalele de intrare, iar al doilea sunt semnale de ieșire. Diferența majoră dintre cele două este că semnalele de intrare nu sunt afectate de stăriile sistemului ca și semnalele de ieșire. Ca și tipuri de semnale putem aminti: semnale discrete, semnale analogice, semnale stochastice, variabile logice, semnale fuzzy și semnale multinivel.

3.2 Clasificarea sistemelor

Sistemele pot fii clasificate în mai multe categorii. Cele mai uzuale categorii care trebuie amintite sunt: sistemele cu parametrii variabili în timp, sisteme invariante în timp. Sistemele invariante în timp includ sistemele liniare și sistemele neliniare. Sistemele neliniare pot fii sisteme cu stări discrete și sisteme cu stări continue. Sistemele discrete pot avea o evoluție determinată de timp sau evoluție determinată de evenimente. Sistemele cu evoluție determinată de evenimente de cele mai multe ori sunt sisteme stochastice. În acest capitol vor fii prezentate cele mai des folosite sisteme în practică, adică sistemele continue, sistemele discrete și sistemele care se bazează pe evenimente discrete [7].

Sisteme continue

Sistemele continue pot fii descrise cu ecuații algebrice în acest caz ele fiind fără memorie sau mai pot fii descrise folosind ecuații diferențiale rezultând sisteme continue cu memorie.

Schema unui sistem fără memorie este prezentată pe figura 3.1.

Figura 3.1 Sistem continuu fără memorie

Sistemele continue cu memorie descriu fenomenele de acumulare care au loc în proces prin introducerea varibilelor de stare. Modelul dinamic al ieșirilor este prezentat în relațiile:

(1)

u – reprezintă vectorul mărimilor de intrare

y – vectorul mărimilor de ieșire

f, g – funcții continue care evidențiază evoluția mărimilor de intrare și de ieșire

Sisteme cu timp discret

Sistemele discrete sunt de fapt sisteme continue, unde informația apare la intervale predefinite de timp. Intervalele dintre două impulsuri consecutive sunt numite tact sau perioadă de eșantionare, ele fiind folosite la discretizare. Sistemul continuu este eșantionat din care se obține sistemul discret. Pentru discretizarea semnalelor analogice se folosește un convertor analog numeric, iar pentru convertirea semnalelor discrete în analogice se folosește un convertor numeric analog [7]. Metoda de discretizare este prezentată în figura de mai jos:

Figura 3.2 Extrapolare de semnal

Comportamentul sistemele discrete fără memorie este descrisă de către relația 2 :

(2)

Iar comportamentul sistemelor discrete cu memorie este dată de către formula 3:

x(k+1) = f[k, x(k), u(k)] (3)

y(k) = g[x(k), u(k)]

De obicei aceste sisteme discrete sunt controlate de către calculatoare, automate programabile și DSP-uri. Dar chiar dacă controlul este discret de cele mai multe ori sistemele, procesul controlat este continuu în timp. Aceste sisteme se numesc sisteme hibride.

Sisteme cu evenimente discrete

Conform [7] sistemele cu evenimente discrete față de celelalte tipuri de sisteme au următoarele diferențe:

Comportarea acestora este determinată de evenimentele produse. Aceste nu au durată în timp. Evenimentele pot fii apăsarea unui buton sau depășirea unui valori etc.

O mare parte dintre variabilele folosite pentru descrierea sistemului sunt cuantificate. Ca și exemplu de astfel de variabile sunt variabilele de stare a unui resurse.

Printre caracteristicile principale ale proceselor cu evenimente discrete de timp real putem aminti:

Concurența proceselor și schimbul de informație între ele

Procesele sunt capabili de alegeri, unde accentul este pus pe posibilitate și nu pe probabilitate

Procese antrenate de evenimente

Producerea evenimentelor se întâmplă la momente discrete de timp

Procesele sunt capabili să reacționeze și să interacționeze cu evenimentele produse în mediul ambiant

Putem să definim constrângeri în timp în vederea funcționării corecte a sistemului. Constrângerile trebuie precizate fiindcă la sistemele de timp real funcționarea corectă nu ține doar de rezultatele bune ci și de respectarea acestor constrângeri

Ca și aplicații a sistemelor cu evenimente discrete putem enumera:

Linii flexibile de fabricație

Sisteme de transport

Sisteme logistice

Rețele de comunicație

3.3 Sisteme de control

Un sistem de control sau altfel zis regulator are rolul de a conduce automat procesul, instalația tehnică. Ca și scheme de reglare a sistemelor cu evenimente discrete trebuie să enumerăm următoarele [7]:

Schemă în buclă deschisă

Schemă în buclă închisă

Schemă de control ierarhizat

Schemă bazat pe model

În figurile 3.3 respectiv 3.4 se prezintă cele mai uzuale scheme folosite pentru reglare:

Figura 3.3 Schema buclei deschise Figura 3.4 Schema buclei închise

Semnalele de pe figură au următoarele semnificații:

y – reprezintă ieșirea procesului controlat, acestea pot fi modelate prin variabile logice 1 sau 0 sau sub formă de impuls

w – intrarea necontrolată în proces sau perturbație, reprezintă condiții sau evenimente

c – comandă

z – informații despre controler și proces

i – informații de la coordonator, supervizor, operator

3.4 Modelarea sistemelor cu evenimente discrete

Modelarea sistemelor cu evenimente discrete și validarea modelelor poate fii făcut folosind:

Rețele Petri și grafurile de evenimente

Mașini de stări finite

Grafcet

Lanțuri Markov

Rețele de cozi de așteptare

Automate stochastice temporizate

Procese recursive finite

3.4.1 Modelare cu metoda Grafcet

Una dintre cele mai des folosite instrument pentru modelare sistemelor cu evenimente discrete este metoda Grafcet. În principiu putem spune că există două forme de reprezentare a modelului: ceea originală și ceea normalizată. Iar ca și elemente constructive a unui model Grafcet trebuie să amintim: etapele, tranzițiile și arcele.

Etapele reprezintă stăriile sistemului și au asociate acțiuni care reprezintă ieșirile modelului. Ele pot fii active, inactive sau inițiale. Tranzițiile reprezintă evenimentele din sistem și au asociate receptivități. Receptivitățile pot fii descrise ca și condiții logice, evenimente externe sau ambele [7].

Legătura dintre etape și tranziții se face folosind arce. Iar în reprezentarea normalizată numai arcele orientate de jos în sus au ca și indicator de sens o săgeată pe arc.

În tabelul următor se prezintă fiecare element de bază a modelului Grafcet și semnificația lor [7].

Tabel 3.1

3.4.2 Modelare bazat pe Rețele Petri

Un alt instrument folosit pentru modelarea sistemelor cu evenimente discrete este Rețea Petri. Rețelele Petri sunt preferate datorită faptului că folosirea lor este ușoară și sunt foarte flexibile. Ele sunt folosite nu numai pentru a descrie ci și pentru a analiza comportamentul sistemelor. Cele mai des întâlnite concepte la sisteme cu evenimente discrete, cum ar fii concurența, sincronizarea și excluderea mutuală, pot fii modelate cu ușurință. Iar în final mai trebuie să amintim că Rețelele Petri sunt des folosite pentru simulare, verificare și validarea [7].

Cele mai importante domenii de utilizare sunt:

sistemele de software distribuite

sisteme de operare și compilatoare

baze de date distribuite

programe paralele și concurente

programe logice

sisteme de control pentru procese industriale

circuite asincrone

automate programabile.

Rețelele Petri se bazează pe grafuri. Cu ajutorul acestora se poate interpreta mai ușor comportarea și dinamica sistemului, dar oferă ajutor și la întocmirea celor mai buni algoritmi de rezolvare a problemelor.

Graful reprezintă un set de obiecte, numite și noduri între care există relații. Stările sistemului sunt atribuite nodurilor iar arcele sunt tranzițiile dintr-o stare în alta. Astfel pornind dintr-o stare se poate urmări evoluția sistemului, stările prin care acesta trece și implicit evenimentele care le declanșează.

Cu o rețea Petri se realizează modelarea unui sistem dinamic cu evenimente discrete. Acest model trebuie să descrie stările și evenimentele care declanșează apariția acestora. Starea este descrisă prin intermediul unui set de variabile de stare care reprezintă condițiile. Pe lângă elementele amintite mai sus o rețea Petri este compusă din jetoane. Acestea servesc la reprezentarea stării actuale. O tranziție nu se va efectua decât în cazul în care starea precedentă conține numărul necesar de jetoane pentru efectuarea tranziției.

Cu ajutorul Rețelelor Petri se poate realiza analiza calitativă și cantitativă a sistemului. Prin analiza calitativă se permite estimarea capacității de trecere, proprietățile sistemului, iar analiza cantitativă permite evaluarea eficienței sistemului modelat.[7]

Elementele de bază a Rețelelor Petri se prezintă în tabelul 3.2:

Tabel 3.2

4. Echipamente de măsură

4.1 Descreiere generală a dispozitivelor de măsură

Dispozitivele de măsură sau altfel spus traductorii nu sunt altceva decît echipamente care permit o interfațare a calculatorului cu mediul înconjurător. Ca și definiție traductorii sunt dispozitive care convertesc o mărime de intrare de o anumită natură fizică în semnale de ieșire electrice, care pot fii prelucrate de dispozitivele de automatizare sau de calculatoare. Traductorul este un element important al oricărui sistem de automatizare, cum e prezentat și în figura 2.1.

Figura 4.1 Schema de reglare de tip monocontur

Aceasta fiind plasată pe ramura de reacție a buclei de reglare, transformă mărimea de ieșire a procesului într-o mărime de reacție, pe care scâzînd din semnalul de intrare obținem eroarea de reglaj. Ca și caracteristici statitice a traductoriilor putem aminti:

selectivitatea, în semnalul de ieșire y găsim informații despre parametrul de intrare x a procesului .

domeniul de măsură, este un domeniu de la xmin până la xmax în care traductorul poate măsura corect parametrul de intrare x.

liniaritatea, semnalul de ieșire depinde de semnalul de intrare:

y = k *(x-xmin) + ymin, iar dacă eroarea de nelinearitate este mai mică sau egală cu eroarea impusă ,atunci traductorul este liniar.

eroarea de zero, nu este altceva decît o valoare cu care este deplasată în sus sau în jos caracteristica statică a traductorului. Această eroare putând fii compensată sau ajustată de către un adaptor.

eroarea de histerezis, apare mai ales la traductoare care au elemente sensibile elastice. Poate fii definit ca și o schimbare în valoarea de ieșirea când semnalul de intrare are același valoare ca și înainte.

sensibilitatea, dacă ne uităm la caracteristica ideală a unui traductor, se poate definii ca și derivata ieșirii supra derivata intrării.

clasa de precizie, este eroarea admisibilă raportată la domeniul de lucru a traductorului.

rezoluția, este intervalul maxim de variație a semnalului de intrare care poate fii observat la ieșirea traductorului. La traductoarele numerice este numărul de biți al convertorului analog-numeric.

pragul de sensibilitate, determină precizia maximă a traductorului și valoarea minimă care poate fii măsurată la intrare.

repetabilitatea, este abilitatea unui traductor de a avea același valori la ieșire atunci când la intrarea acestuia se aplică repetat același valoare.

Însă dacă vorbim de caracteristicile dinamice a traductoriilor, trebuie să știm că acestea se referă la o funcționare în regim dinamic, adică atât semnalul de intrare cât și semnalul de ieșire sunt variabile în timp [5].

Ca și caracteristici constructive a acestora putem referii la robustețea traductoarelor ,ce determină o funcționare la parametrii nominali. Dar trebuie să ținem cont și de capacitatea traductoarelor la supraîncărcare, adică de comportamentul traductorului când măsoară valori peste limita superioară a ei.

Totuși înafară de caracteristicile prezentate mai sus, trebuie să vorbim și despre mediul unde utilizăm. Sunt mai mulți factori pe care trebuie să luăm în considerare, de exemplu dacă utilizăm la fluide, trebuie să alegem traductoare produse din materiale anticorozive sau uneori avem nevoie de protecție antiexplozie.

În general un traductor este compus din două părți importante, primul fiind elementul sensibil sau altfel zis senzorul, iar al doilea este adaptorul.

Senzorii sunt în ansamblu dispozitive sensibile ce pot determina valori pentru o mãrime fizicã într-o manierã similarã cu organele omului (ochii, nasul etc.). Acestea pot să măsoare numai mărimea pentru care au fost proiectați, eliminând sau reducând la o valoare acceptabilă influența celorlalți mărimi fizice din mediul înconjurător. În principiu când avem o mărime de intrare , se va modifica starea senzorului, acesta fiind o consecință a unor legi fizice cunoscute. Ca și caracteristici a senzoriilor putem aminti:

miniaturizarea, deci permite o măsurare punctuală a mărimei.

multiplicarea funcțională, există în structura senzorului nenumărate dispozitive sensibile care au aceeași scop, funcție și sunt plasate liniar sau matricial.

fusiunea senzorială, ce presupune gruparea mai multor senzori pentru a realiza a funcționalitate dorită.

Adaptorul este un dispozitiv electronic care preia și prelucrează semnalul de la elementul sensibil. Acest semnal se referă la valoriile procesului și este o mărime electrică care trebuie convertită în semnal unificat. Semnalele unificate folosite în automatică fiind cele de curent (4-20 mA) și cele de tensiune (0-10 V).

4.2 Clasificarea traductoriilor

Traductoarele se pot clasifica după mai multe criterii, în această parte a lucrării vor fii prezentați câteva dintre ele. Cele mai des folosite criterii de clasificare a traductoarelor sunt:

după mărimea de intrare: putem distinge traductoare de temperatură, traductoare de presiune, traductoare de concentrație etc.

după mărimea de ieșire: avem traductoare rezistive, traductoare inductive sau traductoare capacitive.

după mărimea de intrare în comparație cu mărimea de ieșire: putem aminti traductoare care transformă mărimile electrice în mărimi electrice, cum ar fii și amplificatorul, traductoare care transformă mărimi neelectrice în mărimi neelectrice și în final traductoare care transformă mărimile neelectrice în mărimi electrice.

după modul în care se transformă mărimea în interiorul traductorului: putem vorbii despre transformare directă, de exemplu termorezistențele unde mărimea măsurată este proporțională cu mărimea electrică de la ieșire, sau putem vorbii despre o transformare complexă a mărimii, adică înainte să obținem mărimea de ieșire electrică, mărimea de intrare este convertită în mai multe faze intermediare, fiindcă nu există o legătură directă între mărimea de intrare și ceea de ieșire.

după principiul de funcționare: putem diferenția traductoare parametrice sau traductoare generatoare.

după forma semnalului de la ieșire: avem traductoare digitale sau traductoare analogice [6].

Înafară de criteriile prezentate mai sus, desigur există și alte criterii. În continuare se va analiza diferența dintre traductoarele digitale, respectiv cele analogice.

Senzori analogici în comparație cu digitali

Un senzor analogic nu este altceva decît un element sensibil care măsoară valoarea mărimii fizice și la ieșire returnează un semnal analogic. Semnalul analogic este continuu în timp și în valori, aceasta putând avea o infinitate de valori. De exemplu semnal analogic unificat este:

curentul continuu de 0,5-5 mA; 2-10mA sau de 4-20mA

tensiunea continuă de 0-10 V sau de -10 +10 V

presiune de 0,2-1 bar

După ce calibrăm domeniul de variație a semnalului de intrare pentru fiecare nivel a semnalului va fii asociată o valoare a mărimii fizice.

După răspîndirea calculatoarelelor, microcontrolerelor și a automatelelor programabile numerice, traductoarelor digitali au fost preferați în multe aplicații înlocuind o mare parte a traductoarele analogice. Ele furnizează la ieșire un semnal numeric datorită convertorului analog-numeric.

Semnalele numerice sunt discrete în timp, adică avem valori numai la momente discrete de timp. Discretizarea se face alegând un Te aceasta fiind timpul de eșantionare, din care putem determina ușor frecvența de eșantionare, care este fe = . Iar la momentele discrete (Te) luăm valoarea semnalului. Timpul de eșantionare trebuie astfel ales încât semnalul original să poate fii reconstruit, adică trebuie să respectăm teorema lui Shannon. Teorema lui Shannon zice că un semnal x(t) care are banda de frecvență limitată poate fi reconstruit din eșantioanele lui numai dacă frecvența de eșantionare fe e mai mare decît de două ori frecvența maximă din spectrul semnalului. Dacă teorema lui Shannon nu este respectată atunci apare o eroare de eșantionare numită eroare de alias.

Față de semnalul analogic semnalele numerice au mai multe avantaje, printre care se numără protecția crescută față de semnalele perturbatoare. Iar mai putem aminti faptul că pot fii ușor codificați și decodificați și oferă o securitate mai mare a informației.

În următoarea figură se prezintă un semnal analogic (marcat cu roșu) în comparație cu semnalul ei eșantionat, semnalul numeric.

Figura 4.2 Semnal analogic și semnal numeric

La traductoare de cele mai multe ori ne întălnim cu coduri standardizate a semnalului numeric, dintre care putem aminti:

Codul binar natural pe 8, 12 sau 16 biți.

Codul binar codificat zecimal pe 2, 3 sau 4 decade [5].

În concluzie, putem afirma că atît traductoarele analogice cît și traductorii digitali sunt o parte importantă a sistemelor automate. Totuși în mare parte se folosesc traductori digitali datorită avantajelor pe care le oferă.

4.3 Descrierea senzoriilor din bucla de control

Hidrocentrala prezentată mai sus este un sistem complex, iar pentru controlul automat al acesuia este evident că avem nevoie de mai multe bucle de reglare. Deci trebuie să măsurăm mai mulți mărimi fizice și o să avem mulți parametrii de intrare. În această parte a lucrării vor fii prezentați senzorii necesari pentru măsurarea mărimilor, respectiv principele de funcționare a acestora, caracteristicile și avantajele oferite.

Senzori de nivel

Pentru a măsura nivelul de apă există o mare varietate de metode și traductoare folosite. La stația hidrocentrală din Cluj-Napoca pentru măsurarea nivelului, în bazinul de acumlare care are o adâncime relativ mică (sub 8 metri) sunt folosite două tipuri de traductoare (2 metode de măsurare):

folosirea traductoarelor cu ultrasunete pentru măsurarea coloanei de apă care se bazează pe principiul undei reflectate.

folosirea traductoarelor submersibili de presiune diferențială cu ieșire analogică pentru măsurarea coloanei de apă.

În cazul nostru s-a folosit senzorul de presiune submersibil pentru măsurarea nivelului. Funcționarea acestuia se bazează pe principiul măsurării presiunii hidrostatice. Principiul fundamental al hidrostatici afirmă că, diferența de presiune dintre două puncte ale fluidului este direct proporțională cu diferența de nivel (înălțimea h) dintre cele două puncte:

p1-p2 = gh .

Senzorul este plasat la fundul bazinului de acumlare. Adîncimea acestuia nu trebuie modificat, trebuie să fie fixă. Iar atunci când va crește înaltimea coloanei de apă vom avea o presiune mai mare creată de aceasta, ce va fii indicată de către senzor.

Senzorul submersibil folosit pentru măsurarea nivelului se prezintă în figura 4.3.

Figura 4.3 Traductor submersibil de presiune pentru măsurare nivel

Traductorul prezentat mai sus are următoarele caracteristici:

Nivel hidrostatic măsurat: 0…4 m

Ieșire analogică: 4…20 mA

Domeniul de măsurare: 0…0,6 bar

Rezistență la presiuni: până la 4 bari

Temperatura mediului pentru funcționare: între -10…50 C

Tensiunea de lucru: 10…30 V DC

Are protecție la inversarea polarității

Are protecție la scurtcircuit

Sarcina maximă: 700 la tensiunea de 24V

Precizia/ Devierea: < 0.25(BFSL)/0.5 pentru nivel maxim

Liniaritate: < 0.2(BFSL)

Exactitatea repetabilității: < 0.1 la oscilații de temperatură < 10K

Stabilitate pe termen lung: < 0.2

Cel mai mare coeficient de temperatură al punctului zero: < ± 0,2

Are tub capilar pentru echilibrarea presiunii

MTTF: 732 Ani

Greutate: 921 g

Conectarea se face cu un cablu de lungime de 10 m, care are diametrul de 7.5 mm și este izolat cu PVC.

Conectare se face luând în considerare cele prezentate pe figura 4.4:

Figura 4.4 Cablare de conectare

În cazul aceasta ne-am optat pentru un traductor submersibil de presiune diferențială, datorită prețului redus, fiabilității crescute, posibilitatea de montaj ușor a traductorului în bazinul amonte și a bunelor performanțe în ciuda variațiilor mari de temperatură.

Senzori de presiune

Pentru măsurarea presiunii există nenumărate metode și traductoare. În proiectul aceasta a fost folosit un traductor de presiune care măsoare presiunea relativă a fluidelor, iar ieșirea acestuia este o ieșire analogică în semnal unificat de curent.

Principiul pe care se bazează funcționarea manometrului este principiul tubului Bourdon. Tubul Bourdon este un tub de forma unui arc de cerc, care are pereți subțiri sau groși. Atunci când avem o creștere de presiune, rezultatul este o deplasare a capătul liber a tubului. Această deplasare se face în sensul îndreptării tubului și se poate exprima cu formula: d=kp, unde p este presiunea din tub, iar k este o constantă ce depinde de caracteristicile fizice a manometrului.

Manometrul folosit de tipul PG2453 este fabricat de către firma IFM și se prezintă în figura următoare:

Figura 4.5 Traductor de presiune pentru lichid

Ca și caracteristici a traductorului putem aminti următoarele:

2 ieșiri: o ieșire de comutare și o ieșire analogică de curent unificat 4…20 mA

2 afișaje: unul analogic și celălalt alfanumeric cu 4 digiți

Domeniul de măsurare: -1..25 bari

Tensiune de lucru: 18…32 V DC

Sarcină de curent suportată: 250 mA

Are protecție la scurtcircuit pe bază de impulsuri

Are protecție la inversarea polarității

Are rezistență la supresarcini

Cădere de tensiune: < 2 V

Consum de energie: < 70 mA

Rezistență la presiuni: până la 100 bari

Punctul de pornire analogic: -1…33,75 bari

Precizia/ Devierea: < ± 0,5 / < ± 0,25 (BFSL)

Rezoluție: 0,25%

Histerezis: < ± 0,25

Exactitatea repetabilității: < ± 0,1

Stabilitate pe termen lung: < ± 0,1

Timp de întârziere de disponibilitate: 6 s

Ieșire de comutare: 0,01…30 s

Frecvență de comutare: 75 Hz

Temperatura mediului pentru funcționare: între -25…80 C

Rezistență de izolare: > 100 (500 V DC) MΩ

MTTF: 103 Ani

Greutate: 614 g

Conectarea traductorului se face conform figurii 4.6:

Figura 4.6 Conectare traductor presiune

În lucrarea aceasta am optat lângă folosirea traductorului de presiune prezentată mai sus datorită prețului mic, precizei mari, domeniului de măsură largă și performanțelor bune la temperaturi extreme.

Senzori inductivi

În ziua de azi senzorii inductivi sunt folosiți în mare măsură în industrie. Acești senzori pot detecta metalele fără atingerea acestoare, deci nu apar uzuri, vibrații și șocuri, iar în plus au o imunitate mare la zgomote. În hidrocentrala din Cluj-Napoca au fost folosiți senzorii inductivi pentru măsurarea deschiderii a aparatului director.

Ca și principiu de funcționare putem să amintim că senzorul inductiv se bazează pe variația inductanței unei bobine alimentate în curent alternativ. Modificarea acestei inductanțe are loc datorită modificării circuitului magnetic prin deplasarea miezului bobinei sau a unei părți din miez.

Senzorul inductiv folosit este fabricat de către firma Schneider Electric și are numele de OsiSense proximity sensor. Senzorul se prezintă în figura de mai jos:

Figura 4.7 Senzorii Inductivi

Cele mai importante caracteristici al acestui senzor sunt:

Semnalul de ieșire: digital

Materialul detectat: metal

Distanța nominală de sensibilitate: 8mm

Funcția de ieșire discretă: Normally Open

Tehnica de conectare: cu 3 fire

Dimensiunea: 74 mm

Tipul circuitului de ieșire: în curent continuu

Tip de ieșire discretă: NPN

Tensiune de alimentare nominală: 12…48 V DC

Capacitate de comutare: <= 200 mA c.c. cu protecție la suprasarcină și scurtcircuit

Material carcasă: Alamă nichelată

Material față: PPS

Zona de operare: 0…6,4 mm

Frecvența de comutare: <= 1000 Hz

Consum de curent: <= 10 mA

Întârziere răspuns: <= 0.3 ms

Temperatura mediului pentru funcționare: -25…70 °C

Greutate: 0.04kg

Pentru controlul hidrocentralei a fost ales acest senzor datorită fiabilității crescute, timpiilor mici de răspuns, frecvenței de comutare mare și ușurintei de montare.

Senzori optici

Există o mare varietate de senzori optici care pot fii folosite pentru măsurarea rotației generatorului. La hidrocentrala din Cluj-Napoca a fost folosit un senzor fotoelectic de tip furcă produsă de către firma Schneider Electric.

Senzorul optic are în principiu un emițător de lumină și un receptor. Aceste elemente pot fii puși unul lângă celălalt sau în opoziție. În cazul nostru aceste elemente sunt puse în opoziție, iar lumina de la emițător cade direct pe receptor. Când un obiect întrerupe sau micșorează fascicolul luminos, senzorul va comuta. În final, putem spune că acești senzori pot fii utilizate în condiții grele de mediu.

Senzorul optic folosit este prezentat pe figura următoare:

Figura 4.8 Senzorul optic de tip furcă

Cele mai importante caracteristici pe care trebuie să precizăm sunt:

Sistem detectare: cu fascicul

Emisie: Led infraroșu, modulat

Semnal ieșire: Discret

Tip ieșire: cu semniconductori

Tip ieșire discretă: PNP și NPN

Tip circuit de alimentare: în curent continuu

Distanța nominală de sensibilitate: 30 mm

Funcție de ieșire discretă : 1 Normally Open sau 1 Normally Close programabil

Material carcasă: aluminiu vopsit și poliamidă

Diametrul minim al obiectelor pentru detecție: 0.2 mm

Tensiunea de alimentare nominală: 12…24 V c.c. cu protecție fată de polaritate inversă

Capacitatea de comutare: 100 mA

Frecvența de comutare: 10 kHz

Întârziere răspuns: -20…20 µs

Temperatura mediului pentru funcționare: -20…60 °C

Imunitatea la lumină ambiantă: 10000 lux cu lumină naturală, 5000 lux cu bec incandescent

Greutate: 0.055…0.128 kg

S-a optat pentru folosire acestui tip de traductor datorită performanțelor bune în condiții extreme de mediu și din cauza prețului mic.

5. Dispozitive de control

5.1 Definirea automatului programabil

PLC-ul este un dispozitiv electronic care este compus din mai multe module. Aceste module sunt module de intrare, module de ieșire, module de comunicație sau surse de tensiuni. Un astfel de aparat are la intrare semnaluri analogice sau digitale care sunt prelucrate utilizând un program. Programul conține diferite tipuri de operații logice, temporizatoare, numărătoare, control PID și alte funcții. După ce semnalul de intrare a fost prelucrat la ieșirea PLC-ului apare un semnal de ieșire sau semnal de control care are ca consecință activarea unui releu, aprinderea unui bec sau acționarea unui motor.

Un domeniu de utilizare a PLC-ului este automatizarea liniilor de fabricație. Ele fiind preferate datorită faptului că sunt stabile, robuste și au o fiabilitate și flexibilitate mare. Mai mult, permit comanda întregului proces tehnic, vizualizarea parametriilor cu ajutorul interfețelor om-mașină și comunicarea cu alte dispozitive, cum ar fii calculatoarele. În sistemele automate, PLC-urile sunt partea centrală a sistemului de control sau a automatizării.

Structura de control a unui proces la care este folosit ca și dispozitiv de control PLC-ul este prezentată în figura 5.1:

Figura 5.1 Sistem de control cu PLC

După ce instalația este pornită, programul instalat pe PLC se execută și astfel se realizează monitorizarea semnalelor venite de la senzori. În funcție de programul instalat se execută diferite comenzi și vom avea diferite ieșiri active. Pentru a comanda mai multe procese simultan se pot conecta mai multe PLC-uri la o unitate centrală realizându-se trecerea spre un sistem distribuit.

5.2 Structura internă a automatului

La ora actuală există mai mulți producători de PLC-uri pe piață, ele realizînd mai multe tipuri de PLC-uri. Cei mai mari producători fiind: Siemens, Omron, Mitsubishi și firma Allen-Bradley. Oferta de PLC-uri este largă, dar totuși la baza fiecărui PLC există niște concepte și elemente comune. Una dintre conceptele acestea fiind structura hardware a automatului programabil.

5.2.1 Structura hardware

Schema bloc a structurii hardware este prezentată în figura de mai jos:

Figura 5.2 Schema bloc a structurii hardware

Cele mai importante componente prezentate și mai sus, fiind :

Sursa de alimentare

CPU (Procesorul și Memoria)

Module I/O (Intrări și Ieșiri)

Interfețe de comunicare

Dispozitive de programare

Indicatorii luminoși

Sursa de alimentare are rolul de a furniza energie electrică pentru PLC și pentru unele dispozitive conectate la aceasta. În majoritatea cazurilor la PLC-uri există 2 surse de alimentare, unul intern și celălalt extern. Sursa externă este conectată la priza de 220 V sau 110 V în curent alternativ și furnizează 24 V curent continuu sau 220 V curent alternativ pentru dispozitivele conectate la PLC. Sursa internă alimentează procesorul din interiorul PLC-ului.

CPU este unitatea centrală de procesare a automatului. Aceasta este “creierul” automatului și execută programul implementat. CPU-ul are 2 componente importante:

Microprocesorul, rezolvă calculele și execută operațiile matematice, logice cu semnalele primite de la senzori.

Memoria, stochează toate datele și programul care va fii executat de către microprocesor.

Trebuie precizat că microprocesorul are implementat câteva rutine pentru verificarea memoriei, iar atunci când apar erori de funcționare PLC-ul semnalizează pe acestea cu ajutorul indicatoriilor optici.

Memoria este zona unde se află sistemul de operare respectiv programul de executat. Aceste memorii de obicei sunt de mici dimensiuni având o capacitate de la 1KB până la 128KB și pot stoca informații folosind biți sau cuvinte standardizate pe 8 sau pe 16 biți. Memoria este segmentată în 3 părți: având o parte pentru stocarea variabilelor de intrare și de ieșire, o altă parte pentru variabilele care memorează starea internă a PLC-ului și ultima parte pentru a memora programul de executat. Ca și tipuri de memorie putem distinge două tipuri: primul fiind memoria ROM (Read Only Memory) care permite stocarea datelor care nu vor fii modificate și este o memorie nevolatilă având o capacitate mult mai mică decît ceea deea doua tip de memorie, memoria RAM (Random Access Memory). RAM-ul este o memorie volatilă unde sunt stocate datele (variabile) care se schimbă în timp. Aceste variabile pot fii variabile de sistem, variabile de program sau variabile definite de către utilizator. Marele dezavantaj al memoriei RAM este că datele se pierd atunci când se întrerupe alimentarea. Din această cauză avem nevoie de o sursă auxiliară, adică o sursă externă de alimentare care poate fii o baterie sau un acumlator. Integrînd a doua sursă în structura automatului eliminăm cazurile când ștergerea accidentală a variabilelor din memoria PLC-ului duce la o funcționare incorectă a procesorului.

Programul scris de utilizator poate fii stocat în memoria RAM sau în alte memorii, care sunt nevolatile:

Memorie PROM (Programmable Read Only Memory), acest tip de memorie poate fii programată o dată, după care poate fii numai citită. Datele scrise în memorie sunt permanente.

Memorie EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), acest tip de memorie poate fii programată de mai multe ori, iar folosind tehnologia cu lumina ultravioletă poate fii ștearsă programul vechi

Memorie EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), acest tip de memorie este ca și memoria EPROM , dar diferența este că ștergerea programului vechi se realizează pe cale electrică și nu cu lumina ultravioletă.

Memorie NVRAM (Non Volatile Random Access Memory), acest tip de memorie poate fii programată de nenumărate ori, o diferență majoră față de memoria RAM este că nu se pierd datele atunci când memoria nu mai este alimentată de către sursa de energie.

Module de intrare, Intrările PLC-ului recepționează informațiile de la elementele de câmp sau de la proces și transferă unității centrale de prelucrare pentru a fii analizate. Informația de intrare poate să fie un semnal digital sau un semnal analogic.

Majoritatea automatelor sunt mici și au un număr finit de intrări, de aceia este important să cunoaștem înainte de achiziționarea lui cu exactitate numărul necesar de intrări și implicit caracteristiicile senzoriilor pe care dorim să-l monitorizăm. Pentru PLC-urile industriale, care au o dimensiune mult mai mare, este mai ușoară configurarea lor, deoarece la acestea se inserează module cu intrări până la atingerea numărului dorit. Totuși majoritatea intrăriilor sunt de tipul semnalelor discrete, care furnizează intrări închis/deschis la contactele de tip buton.

Principalele proprietății ale tensiunii prin care putem diferenția intrăriile sunt:

Curentul continuu este deobicei de joasă tensiune (12-24 VCC).

Intrările de curent continuu nu necesită un timp de stabilizare, din această cauză putem spune că sunt mult mai rapide decât intrările de curent alternativ.

Intrările de curent continuu sunt folosite de o gamă mare de dispozitive, aparate.

Intrările de curent alternativ sunt mult mai imune la perturbații față de cele de curent continuu, ele fiind preferate atunci când semnalul trebuie trimis pe o distanță lungă, de ordinul kilometriilor.

Intrările de curent alternativ sunt relativ scumpe, ele cresc costul echipamentului, intrăriile de curent continuu sunt mult mai ieftine.

Semnalul de curent alternativ se utilizează într-o varietate mare de aplicații industriale.

Intrările primesc de la senzori modificările fizice în timp și modificările electromecanice monitorizate care apoi sunt convertite în semnale electrice. Ca și exemplu de senzori folosite în sistemele automate putem aminti:

Senzorii de proximitate – acestea pot fii senzori inductivi, capacitivi sau optici care sunt utilizați pentru detectarea distanței până la un anumit obiect sau a pentru detectarea prezenței /absenței obiectului.

Contacte electromecanice – acestea sunt mecanisme care se deschid sau închid un contact electric care dă un semnal logic. Din această categorie fac parte releele, întrerupătoarele, comutatoarele, etc.

Potențiometrele – măsoară deplasarea unghiulară utilizând o rezistență variabilă.

LVDT (Linear Variable Differential Transformer) – măsoară deplasarea continuă liniară utilizând cuplarea magnetică.

Module de ieșire, Ieșirile PLC-ului fac o interfațare între variabilele procesului și procesorul PLC-ului. Semnalele de ieșire pot să fie digitale (contact releu) sau semnale analogice (semnal analogic unificat).

La ieșirile PLC-ului se conectează elementele de execuție care acționează direct asupra mărimilor fizice din procesul controlat pentru menținerea parametriilor constanți. Cele mai des folosite elemente de acționare sunt :

Electrovalvă – Ieșirile logice comandă curgerea de lichid hidraulic sau pneumatic.

Becuri – Ieșirile logice pot comanda direct aprinderea/stingerea unor circuite de iluminat.

Startere pentru motoare – Deoarece pornirea motoarelor se efectuează cu un consum ridicat de curent, pentru acesta se pot utiliza circuite speciale de limitare a curentului.

Servomotoare – Ieșirile continue ale PLC-ului pot comanda viteza de rotație sau deplasarea unghiulară a diferitelor servomotoare industriale.

Figura 5.3 Module de ieșire

Modulele de ieșire la PLC-urile de cele mai multe ori sunt echipate în funcție de utilizare ieșiriilor. Ieșirile pot fii pe releu, ieșiri pe tranzistoare cu colector în gol pentru aplicațiile de curent continuu sau ieșiri pe triace pentru aplicațiile de curent alternativ.

Atunci când sunt necesare ieșiri cu semnal continue în timp se folosesc convertoare numeric – analogice speciale.

Interfețele de comunicare, atunci când PLC-ul este integrat într-o rețea cu mai multe PLC-uri, calculatoare sau alte echipamente, această interfață trebuie să asigure suportul fizic și protocolul de comunicație între ele. Cele mai des folosite protocoale de comunicație utilizate la automatele programabile sunt : RS232, ModBus etc.

Figura 5.4 Interconectarea PLC-urilor

Dispozitivele de programare de cele mai multe ori sunt calculatoare. Pe aceste calculatoare se instalează editorul de program, în care se editează și testează programul, după ce conectând la interfața de comunicare a PLC- ului se încarcă programul în memoria PLC-ului.

Indicatorii luminoși, indică starea de funcționare a PLC-ului, cum ar fi PLC – pornit, program în execuție sau eroare. Ei fiind fundamentali pentru o diagnosticarea rapidă a stării PLC-ului.

5.3 Programarea automatului

5.3.1 Modul de funcționare a PLC-ului

Modul de funcționare a PLC-ului este ciclică. După ce se pornește PLC-ul aceasta scanează ciclic stările programului și semnalizează eroriile de funcționare dacă apar. Scanarea nu este altceva decît o verificare continuă în timp a stăriilor, și este compus din trei pași care sunt prezentate mai jos:

verificarea intrărilor

execuția programului

actualizarea stăriilor de la ieșiri

Figura 5.5 Funcționarea ciclică a automatului

Verificarea intrărilor

După pornire PLC-ul verifică fiecare intrare pentru a știe care senzor este în starea ON și care este în starea OFF. După aceasta, valoriile sunt memorate în memorie și vor fii folosite atunci când se execută programul.

Execuția programului

PLC-ul deja cunoaște stăriile senzoriilor și începe executarea programului, trece de la o instrucțiune la alta. Executarea unui instrucțiuni se poate observa prin activarea unei ieșiri, a cărui valoare este memorată și utilizată în ultimul pas.

Actualizarea stăriilor de la ieșiri

La final PLC-ul verifică starea ieșirilor și actualizează acestea dacă este nevoie, folosind logica programului.

5.3.2 Limbajele de programare

Pentru programare automatelor de tip Twido se folosește mediul de dezvoltare TwidoSuite sau TwidoSoft. Editorul ne oferă sprijin pentru crearea și testarea programelor, programele putând fii create în una din următoarele limbaje:

Ladder Logic – diagramele logice

Instruction List – listă de instrucțiuni

SFC (Sequential Function Chart)

Înainte de a scrie programul se definesc variabilele care pot fii obiecte de următoarele tipuri:

Bit

cu o valoare imediată care poate fii 0 sau 1

bit de intrare cu adresa de forma %I x.y.z

bit de ieșire cu adresa de forma %Q x.y.z

bit de memorie cu adresa de forma %Mi

bit de sistem cu adresa de forma %Si

bit de la blocurile funcționale cu adresa %TMi.Q ,%Ci.P etc.

bit pentru pașii Grafcetului cu adresa %Xi

Cuvinte

cu o valoare imediată între -32768 și 32767 sau 16#0000 și 16#FFFF

cuvinte interne cu adresa %MWi maxim 256

cuvinte constante cu adresa %KWi maxim 64

cuvinte de sistem cu adresa de forma %SWi maxim 128

cuvinte de la blocurile funcționale cu adresa de forma %TM2.P, %Ci.P etc.

cuvinte de schimb pentru intrări și ieșiri cu adresa de forma %IWi.j, %QWi.j

Structurate

biți de intrare discrete cu adresa de forma %I x.i:L

biți de ieșire discrete cu adresa de forma %Q x.i:L

biți de sistem cu adresa %Si:L unde i trebuie să fie multiplu a lui 8

biți pentru pașii Grafcetului cu adresa % Xi:L

biți interni cu adresa sub forma %Mi:L

Matrice de cuvinte

cuvinte interne cu adresa %MWi:L

cuvinte constante cu adresa sub forma %KWi:L

cuvinte de sistem cu adresa %SWi:L

5.3.2.1 Ladder Logic

Pentru ușurarea trecerii de la sistemele cablate (schemele electrice cu contacte) la automatele programabile, a fost creat acest limbaj grafic numit Ladder Logic. Limbajul Ladder Logic are multe asemănări cu schemele electrice, aceasta fiind compus din contacte, bobine și legături între elemente.

Programul creat în Ladder este compus din segmente a căror execuție este secvențială.

Segmentele acestea pot conține 11 coloane și 7 linii care sunt împărțite în 2 zone principale. Primul fiind zona de test unde găsim variabilele de intrare, variabilele de ieșire, numărătoarele, timerele etc. Iar ceea deea doua zonă este zona de acțiune unde găsim toate acțiuniile care sunt executate. Mai trebuie precizat că un segment poate fii precedat de un header care conține numărul segmentului, eticheta,titlul și comentariile.

Reguliile prinicipale a limbajului Ladder Logic sunt:

– analiza instrucțiune cu instrucțiune

– analiza din partea de sus în partea de jos a programului

– analiza din partea stânga la partea dreaptă a programului

Componentele grafice fundamentale a limbajului Ladder sunt:

contactele: ele pot fii normal închise sau normal deschise și pot funcționa pe frontul crescător (trecere din 0 în 1) sau pe frontul descrescător (trecere din 1 în 0).

elementele de legătură: sunt arce orizontale sau verticale

blocurile funcționale : aceștia pot fii timere ,countere sau regiștrii.

bobine: pot fii bobine directe, inverse, de setare, resetare, salt-apel subrutină, bobină de tranziție, revenire din subrutină.

blocuri speciale: ele putând fii blocuri de comparare, blocuri de operare sau cu instrucțiuni speciale

Tabel 5.1

Bobinele în general corespund ieșirilor Controller-ului. Ele reprezintă comanda ce va fii executată. Aceste ieșiri sunt actualizate la sfârșitul ciclului controller-ului.

Tabel 5.2

Bobina SET activează o ieșire sau un bit intern care este menținut într-o stare activă până când nu este dezactivată de către bobina RESET. Pentru o singură intrare, dacă este o bobină SET în program atunci trebuie să fie și o bobină RESET.

5.3.2.2 Instruction List

Limbajul Instruction List poate fi folosit pentru a scrie programe linie cu linie. Fiecare instrucțiune este o linie de program pe care Controller-ul o înțelege și o execută. Acest limbaj este similar celor pentru PC, cum este și limbajul de asamblare. Este concis și folosește puțină memorie, dar este mai dificil de înțeles de către operator.

În acest limbaj, o secvență are mai multe instrucțiuni și corespunde unui rang din limbajul Ladder Logic [8].

Regulile fundamentale pentru scrierea unei secvențe sunt:

– fiecare instrucțiune este scrisă pe o linie

– prima instrucțiune a unei secvențe începe cu LD (load)

– fiecare instrucțiune are două zone:

– numele instrucțiunii (compus din acțiunea și tipul obiectului)

– numele obiectului la care instrucțiunea urmează să se adreseze

Instrucțiunile se execută secvențial și sunt compuse din:

numărul liniei: aceasta este generat automat, dar liniile albe și comentariile nu au număr.

codul de instrucțiune:

de test

de acțiune

bloc funcțional

operandul:

intrările

ieșirile

variabilele interne

Cele mai importante instrucțiuni utilizate sunt:

instrucțiunile de test

de încărcare operand: LD, LDN, LDR, LDF

operație logică AND: AND, ANDN, ANDR, ANDF

operație logică OR: OR, ORN, ORR, ORF

operație logică XOR: XOR, XORN, XORR, XORF

negație: N

instrucțiunile de lucru cu stivă acumulator

de încărcare: MPS

de citire: MRD

de descărcare: MRR

instrucțiuni de acțiune

de atribuire: ST, STN, S, R

de salt: JMP, SRn, RET

de sfârșit program: END, ENDC, ENDCN

modificatori asociați parantezei

negare: N

front descrescător: F

front crescător: R

comparație: [ ]

O comparație între simbolurile din limbajul Ladder logic și instrucțiunile din limbajul Instruction List se poate vedea în tabelul de mai jos:

Tabel 5.3

Familia Twido Modular

Figura 5.6 Familia de PLC-uri Twido

PLC-urile pot fii clasificate din punct de vedere constructiv, ele fiind :

Rack – Aceasta oferă mai multe module, cartele pentru echiparea PLC-ului, el fiind foarte util la aplicații cu volume mari de date, unde simplitatea și flexibilitatea sunt prioritare. Deseori se folosesc Rack-urile în cascadă pentru a ușura lucrul cu datele. Marele dezavantaj acestui tip este că are prețul ridicat.

Mini – Acest tip de PLC se folosește la volume mari de date, diferența față de Rack fiind numărul mai mic de cartele și prețul mai mic.

Compact – Intrările și ieșirile sunt limitate, nu se pot extinde, fiindcă aici totul este introdus în aceiași unitate. Fiind un dispozitiv compact este ideală pentru aplicațiile unde flexibilitatea și numărul intrărilor/ ieșirilor este mică. Prețul echipamentului este scăzut.

Micro – Fiind cele mai mici dispozitive PLC fabricate, au un număr limitat de funcții și de intrări/ieșiri.

Software – PLC-ul este înlocuit cu un calculator care are convertori, module de comunicație și plăci de achiziție semnale la care sunt conectați senzorii.

Firma Schneider Electric produce o gamă largă de PLC-uri printre care și familia Twido. Familia Twido include PLC-uri de tip Rack, Twido Extreme; PLC-uri de tip Mini, Twido Modular; și PLC-uri de tip Compact Twido Compact. Din gama Twido Modular avem la dispoziție să alegem din 3 tipuri de PLC, care vor fii prezentate mai jos:

Twido Modular 20 Sink/Source

Modular 20 I/O TWDLMDA20DUK/ TWDLMDA20DTK

12 intrări 24 Vcc / 8 ieșiri tranzistor

1 intrare analogică de tensiune

1 potențiometru

1 port serial serial integrat

Acceptă până la 4 module de extensie din care până la 2 module AS-I și 1 CANopen

Acceptă două cartele opționale: RTC și memorie 32k sau 64k

Acceptă modul afișor operator sau modul comunicație

Alimentare 24 Vcc

1500 de cuvinte și 256 biți

6000 instrucțiuni

Twido Modular 20

Modular 20 I/O TWDLMDA20DRT

12 intrări 24 Vcc / 6 ieșiri releu 2 ieșiri tranzistor source

1 intrare analogică de tensiune

1 potențiometru

1 port serial serial integrat

Acceptă până la 4 module de extensie din care până la 2 module AS-I și 1 CANopen

Acceptă două cartele opționale: RTC și memorie 32k sau 64k

Acceptă modul afișor operator sau modul comunicație

Alimentare 24 Vcc

1500 de cuvinte și 256 biți

6000 instrucțiuni

Twido Modular 40 Sink/Source

Modular 40 I/O TWDLMDA40DUK/TWDLMDA40DTK

24 intrări 24 Vcc / 16 ieșiri tranzistor

1 intrare analogică de tensiune

1 potențiometru

1 port serial serial integrat

Acceptă până la 7 module de extensie din care până la 2 module AS-I și 1 CANopen

Acceptă două cartele opționale: RTC și memorie 32k sau 64k

Acceptă modul afișor operator sau modul comunicație

Alimentare 24 Vcc

1500 de cuvinte și 256 biți

6000 instrucțiuni

Figura 5.7 PLC de tip TWDLMDA20DUK

5.4.1 Alimentarea PLC-ului Twido Modular

Schema de conexiune a alimentării la PLC-urile Twido Modular se prezintă în figura de mai jos:

Figura 5.8 Schemă de conexiune a automatelor Modulare

Editorul de programe TwidoSuite

Pentru crearea programelor care vor fii executate de către automatele Twido, firma Schneider Electric ne oferă sprijin cu mediile de dezvoltare gratuite numite TwidoSoft și TwidoSuite. Aceste Software-uri pot fii folosite și în alte scopuri decît programarea, cum ar fii:

Alegerea și configurarea tipului de automat din meniu

Scriere programului în limbajul Ladder Logic

Transferarea programului pe PLC

Pornirea și oprirea execuției programului

Corectarea și ajustarea programelor

Detecția defecțiuniilor, eroriilor apărute în timpul editării sau în timpul rulării

Mai trebuie amintit că programul ne pune la dispoziție două moduri de lucru: cel online și cel offline.

După ce pornim aplicația apare următoare fereastră:

Figura 5.9 Mediul de dezvoltare TwidoSuite

Principalele componente a acestei ferestre fiind Bara de meniu din partea stânga sus a ferestrei care are următoarele componente:

Meniul Project

Meniul Describe

Meniul Program

Meniul Report

Mai trebuie precizat că dând click pe un meniu apar submeniurile acestora în partea dreapta sus a ferestrei.

Meniul Project are funcțiile:

Crearea unui nou proiect – unde putem să setăm datele proiectului, putem pune poze

Editarea datelor unui proiect existent

Deschiderea unui proiect deja existent – aici putem să alegem de unde importăm proiectul.

Salvarea unui proiect

Închiderea unui proiect

La partea dreaptă a meniului Describe apare catalogul de unde putem selecta pe ce tip de PLC dorim să implementăm programul, ce module de extensie, ce displayuri și ce cartele de memorii vom folosi. În partea centrală a ferestrei avem editorul de hardware unde trebuie să tragem cu drag & drop toate modulele folosite, respectiv PLC-ul. Dând click pe ele putem configura pe acestea.

Meniul Program este principalul meniu folosit pentru crearea softwareului. Aceasta are 3 submeniuri care se găsesc pe partea dreaptă sus a ecranului,ele fiind:

Submeniul pentru configurare – care conține pe partea dreapta a ferestrei meniurile:

Configurarea hardwareului – permite setarea adreselor intrăriilor și a ieșiirilor la variabile. Deci aceștia vor avea asociat nu numai adresele dar și un nume, un tip și o limită.

Configurarea datelor – permite configurarea datelor de tip bit, cuvînt ,dublu cuvânt, a obiectelor de tip timer, numărător, regiștrii, regiștrii de shiftare, numărător rapid, numărător foarte rapid, %PLS/%PWM și a blocuriilor de tip PID controller și scheduler.

Configurarea comportării – putem configura datele referitoare la cicluriile PLC-ului, respectiv datele de funcționare, datele de startup și datele pentru salvarea automată a programului.

Configurarea securității – ne permite să securizăm softwareul cu o parolă.

Submeniul pentru programare – conține pe partea dreaptă submeniurile:

Editare program – aici găsim editorul pentru limbajul Ladder Logic și avem o bară în partea de sus a ferestrei de unde putem trage cu ușurintă contactele, bobinele, blocurile de care avem nevoie. Inserarea sau ștergerea unei noi linii (numit rung) se face tot de aici.

Definire simboluri – putem să dăm nume la adresele intrăriilor și ieșiriilor, respectiv la adresele din memorie și putem seta dacă vrem să folosim aceea adresă sau nu

Submeniul pentru depanare – conține pe parte dreaptă meniurile:

Conectare – ne permite să conectăm direct sau să transmitem aplicația la PLC

Managementul memorie – de aici avem acces la memoria RAM sau la cărtușile de memorie a PLC-ului, de unde putem să facem un backup de date.

Meniul Report ne oferă suport dacă vrem să imprimăm programul creat. Aceasta are un submeniu pentru configurarea folderiilor și a documentației, submeniu pentru setarea formatului paginiilor și un submeniu de unde putem imprima documentația aplicației.

În partea de jos a mediului de dezvoltare găsim butoanele cu ajutorul cărora putem salva, simula, analiza, exporta sau importa programul creat de noi.

6. Analiză și Proiectare

În acest proiect au fost implementate funcțiile de control și monitorizare pentru o hidrocentrală de mică putere, aproximativ de 1 MW. Automatizarea asigurînd control asupra debitului apei și asupra puterii generate de către generatorul asincron.

Sistemul de control se bazează pe folosirea PLC-uliilor, care sunt aparate flexibile și robuste. La automatul programabil sunt conectați toți senzorii care asigură funcționare bună a hidrocentralei fără intervenția operatorului. Sistemul automat înafară de faptul că trebuie să asigure o funcționare fără erori în condiții normale a hidrocentralei, trebuie și să oprească generatorul în condiții de avarie.

6.1 Descrierea funcționării sistemului de control și monitorizare

Înainte de proiectarea sistemului de control trebuie să știm cu precizie intrăriile și ieșiirile procesului, respectiv stăriile acestuia. Descrierea detaliată a acestor parametrii se prezintă mai jos.

Semnalele de intrare sunt nivelul de apă în bazinul de acumulare-liniștire care se măsoară în metrii și presiunea coloanei de apă de la intrare în turbină măsurat în bari. Mai putem considera ca și semnal de intrare starea de funcționare a microhidrocentralei din amonte, starea acestuia putând fii, funcțional, nefuncțional sau oprit în revizie.

Semnalele de ieșire sunt cantitatea puterii generate măsurat în KWh și procentul de deschidere a aparatului director. Deschiderea aparatului director determină accesul apei în turbină deci controlează proporțional puterea electrică generată.

Sistemul de control care oferă o bună funcționare a hidrocentralei cu un singur grup de generator se bazează pe următoarele stări și evenimente: Sistemul inițial se află în starea grup gata de pornire și nu avem defecte. După ce primim semnalul de start care este generat automat de nivelul mare de apă în bazinul compensator sau de presiunea mare a apei la intrarea turbinei, grupul trece în starea de grup în pornire și aparatul director începe să se deschide. Trebuie precizat că bazinul compensator se poate afla la distanțe mari de ordinul sutelor de m sau km, astfel măsurarea nivelului se poate defecta ușor. Din această cauză avem nevoie și de un senzor de presiune care intră în funcție numai dacă nu funcționează măsurarea nivelul în bazinul compensator, fiindcă este mai imprecisă.

Atunci când aparatul director ajunge la o deschidere de 25%, grupul trece în starea grup conectare la rețea. În starea aceasta deschiderea aparatului director rămâne la 25% iar turația motorului tot crește până când ajunge la 95% din turația nominală. În această fază se dă impuls de cuplare la rețea și grupul trece în starea grup conectat la rețea. În starea grup conectat la rețea se trece generatorul din regimul motor în regim generator, puterea generată va crește și se dă comandă pentru deschiderea până la maxim a aparatului director. Când aparatul director este deschis la maxim grupul se trece în starea AD max și rămâne în această stare atâta timp cât avem nivelul apei din bazinul compensator peste 25% sau 25% din presiunea nominală la intrarea în turbină. Dacă în schimb nivelul sau presiunea scad sub 25% din valoarea nominală atunci, proporțional se dă comanda pentru închiderea aparatului director între 100% și 75% , iar grupul râmăne în starea grup conectat la rețea. Când nivelul de apă din bazin ajunge la starea nivel mic sau presiunea ajunge la starea presiune mică apare automat semnalul stop și aparatul director se închide total, iar sistemul revine la starea inițială, grup gata de pornire.

Mai mult, trebuie să ținem cont și de avarii, care pot fii de două tipuri:

Avarie cu descărcare pe sarcină

Avarie fără descărcare pe sarcină

Avariile cu descărcare pe sarcină sunt avarii minore, care nu pun în pericol generatorul. La detectarea lor procentajul de deschidere a aparatul director scade până când nu se închide aparatul director și din această cauză va scădea și puterea. În momentul când puterea generată este egală cu 0, generatoul este deconectat de la rețea ca să nu să transformăm în motor. După oprirea grupului se încearcă anularea (izolarea) avariei sau eliminarea automată a condițiilor de avarie. În caz de resetare automată a avariei se trece la starea grup gata de pornire.

Avariile fără descărcare pe sarcină sunt avarii majore care pot distruge generatorul.La detectarea unei avarii se dă comandă de închidere aparat director și se deconectează instantaneu generatorul de la rețea. În caz de eliminare a avariei (reparație) se trece la starea inițială grup gata de pornire.

Hidrocentrala fiind o parte importantă a sistemului național de energie, parametrii referitori la calitatea energiei trebuie monitorizați. De aceea la automatul programabil se va conecta un multimetru care ne va indica parametrii electrici.

6.2 Arhitectura hardware a sistemului de control și monitorizare

6.2.1 Arhitectura hardware pentru control

Arhitectura hardware a sistemului de control este compusă din dispozitivele hidroagregatului și din elementele de măsură prin intermediul cărora sunt monitorizați parametrii importanți bunei funcționări.

La controlul hidrocentralei a fost folosit un PLC de tip Twido Modular, care este responsabil pentru scanarea tuturor ieșiriilor, calcularea parametriilor, respectiv pentru asigurarea comenziilor pentru elementele de execuție. PLC-ul are rolul de controller și este „creierul” procesului de control.

Pentru controlarea procesului au mai fost folosiți senzorii prezentați mai sus în capitolul 4, ele fiind: senzorul submersibil de nivel IFM PS3407, senzorul de presiune IFM PG2453, senzorul inductiv Schneider electric Osisense, senzorul optic Schneider electric XUYFANEP40030.

În general, sunt două bucle principale de control, primul pentru controlul debitului apei, iar al doilea pentru controlul puterii generate, cum este prezentat și în figura de mai jos:

Figura 6.1 Arhitectura hardware pentru control

În bucla de reglare a debitului apei acționăm asupra vanei de siguranță folosind un motor de curent continuu. Momentul acționării se bazează pe semnalele primite de la senzorul de presiuni sau de la senzorul submersibil folosit pentru măsurarea nivelului. Atunci când nivelul din bazinul de liniștire sau presiunea de la turbină este prea mare valve trebuie deschisă și sistemul trebuie pornit.

Ceea dea două buclă de control include aparatul director, a cărui procentaj de deschidere este determinat pe baza semnalelor primite de la senzorii inductivi și de la senzorul de deplasare liniară. Aparatul director are un rol important în atingerea performanțelor impuse pentru generarea puterii. Aceasta este actuat de către un motor de curent continuu, iar pozițiile aparatului pot fii următoarele:

Aparat director închis – apa nu ajunge la turbina generatorului.

Aparat director la mers în gol – nu se produce energie electrică și hidrocentrala nu este conectată în rețea, doar aparatul director este deschis până la o valoare unde generatorul funcționează la puterea nominală de mers în gol.

Aparat director deschis – în acest caz generatorul este conectat la rețea, iar aparatul director este deschis astfel încât generatorul nu depășește puterea ei nominală.

Aparatul director are o legătură directă cu turbina hidrocentralei, aceasta influențează debitul apei care ajunge la turbină. Turbina folosită în cazul nostru este o turbină Kaplan EOS1100 cu palete fixe, aceasta fiind folosit de obicei la hidrocentralele unde debitul apei este mare doar căderea este mică. Turbina Kaplan se prezintă pe figura 6.2 :

Figura 6.2 Turbina Kaplan

După cum se vede și în figură există un angrenaj cu ajutorul căreia putem conecta turbina la generatorul asincron. Generatorul asincron produce energia electrică, el avînd ca caracteristici o putere maximă generabilă de 250 KWh și o rotație nominală de 300 RPM. Acești parametrii pot fii monitorizați cu ajutorul blocului de măsură PM710 și cu senzorul optic Schneider electric XUYFANEP40030.

6.2.2 Sistemul de monitorizare

Monitorizarea mărimiilor electrice trifazate ,cum ar fii tensiunea U, curentul I, frecvența f, Puterea P, Puterea reactivă Q,Puterea Activă S, sau factorul de putere cos la nivel de bară , se face folosind aparatul de măsură PowerLogic PM710 prezentat mai jos:

Figura 6.3 Power Logic PM710

Acest aparat nu numai că permite monitorizare parametriile electrice local doar cu ajutorul portului de comunicației RS485 și cu protocolul de comunicație Modbus acești parametrii pot fii trimiși la distanțe lungi. Deci conectând automatul programabil la multimetrul inteligent putem lucra cu parametriile electrice în programul automatului, mai mult se poate realiza și o interfață grafică cu scopul de monitorizare. Caracteristiciile blocului de măsură care trebuie amintite sunt prezentate mai jos:

Tipul măsurării:

– Curent alternativ cu o fază, două faze, trei faze până la 15 armonici.

Acuratețea măsurării:

Curent: +- 0.5 % de la 1A până la 6A

Tensiune: +- 0.4% de la 50V pînă la 277V

Factor de putere: +- 0.0034 de la 1A până la 6A

Putere: +- 1%

Frecvența: +-0.02 Hz de la 45 Hz până la 65 Hz

Energia Activă: IEC 62053-21 Class 1

Energia Reactivă: IEC 62053-23 Class 2

Actualizarea datelor: 1s

Caracteristiciile tensiuniilor de intrare:

Tensinea măsurată: 10 până la 480 V AC (Ph-Ph), 10 până la 277 V AC (Ph-N)

Over-range: 1.2 Un (20%)

Impedanța: 2 M (Ph-Ph) / 1 M (Ph-N)

Banda de frecvență: 45-65 Hz

Caracteristicile curențiilor de intrare:

Clasificare CT: Primar adjustabil de la 1A până la 32767A, secundar adjustabil de la 1A până la 5A

Gama de măsurare intrare: 5mA to 6A

Overload: 50A pentru 10 secunde, 15A continuu

Impedanță: 0.12 

6.3 Arhitectura software a sistemului de control și monitorizare

Pentru a întelege funcționarea întregului proces de control și monitorizare s-a realizat arhitectura software care pune în evidență etapele, stăriile, evenimentele și eroriile sistemului. Această arhitectură este prezentată mai jos pe figura 6.4:

Figura 6.4 Arhitectura software a sistemului de control

Folosind arhitectura prezentată mai sus s-a realizat o rețea Petri pentru sistemul de control.

6.3.1 Modelul bazat pe Rețele Petri al sistemului de control

Pentru ușurarea testării și a validării a sistemului de control am folosit Rețea Petri. Toate etapele prezentate mai sus au fost transformate în stări și locații. Arhitectura software realizată cu Rețele Petri se prezintă mai jos:

Figura 6.5 Arhitectura software cu rețele Petri

Semnificația locațiilor și tranzițiilor din figura 6.5 este următoarea:

Locația P1 – Gata de pornire: Grupul este gata de pornire cand avaria este anulată sau se află într-o faza inițială unde putere este zero și aparatul director e închis.

Locația P2 – Semnalare start: Indică semnalarea startului atunci când nivelul este mare sau presiunea este mare.

Locația P3 – Grupul in pornire: Grupul este în rotație si aparatul director se deschide până la 25%, iar puterea încă este zero.

Locația P4 – Grup conectat la rețea: Generatorul funcționează în regim motor, turația rotorului este în creștere până când nu ajunge la 95% din turația nominală a motorului, iar aparatul director rămâne deschis 25%.

Locația P5 – Creștere ADmax: Aparatul director se deschide de la 25% până la 100%, iar puterea activă crește. Mașina se va trece din regim motor în regim generator.

Locația P6 – Conectat la rețea_AD deschis: Grupul funcționează în regim generator, iar Aparatul Director este deschis 100%.

Locația P7 – Oprire Voită : Se dă comandă de a scădere deschidere a aparatul director pănâ la valoarea 0%, din această cauză și puterea se va scădea până la zero. Putem avea un singur jeton în locație sau două jetoane, aceasta depinde de modul de funcționarea a sistemului: bună funcționare sau în avarie cu descărcare pe sarcină.

Locația P8 – Declanșarea IO 0.4kV: Întrerupărotul se declanșează în momentul în care grupul este în oprire sau când apare o alarmă de tip Oprire de avarie. Declanșarea se realizează doar dacă aparatul director este în poziție de mers în gol sau P este sub 5% din puterea nominală sau apare apare o avarie fără descărcare pe sarcină. Declanșarea întrerupătorului realizează deconectarea generatorului de la rețea, se închide aparatul director și vana.

Locația P10 – Avarie cu descărcare pe sarcină: Avem 1 jeton în locație dacă sistemul se află în starea de avarie, iar atunci cînd nu avem jeton sistemul funcționează corect. Astfel de avarii sunt provocate de temperatura lagărelor turbinei sau temperatura uleiului de ungere care depășesc limitele admise. Avaria cu descărcare pe sarcină nu pune în pericol de scurtcircuitare pe generator.

Locația P11 – Avarie fară descărcare pe sarcină: Avem 1 jeton în locație dacă sistemul se află în starea de avarie, iar atunci cînd nu avem jeton sistemul funcționează corect. Astfel de tipuri de avarii pot fii provocate de golurile de tensiune, supracurenți sau de asimetrie.

Locația P13 – Semnalare Stop: Avînd jeton în această locație trebuie semnalizat oprirea motorului fiindcă presiune a scăzut sub 25% din valoarea nominală sau nivelul a scăzut sub 25% din valoarea nominală.

Locația P12,P14,P16 – Excludere mutuală: Aceste locații realizează excluderea concurenței dintre două sau mai multe părți, secvențe de program scris pentru automat.

Locația P15 – Reparație sistem: Grupul se află în starea aceasta până când nu se realizează anularea avariilor, reparația echipamentelor. Până când reparația nu este încheiată sistemul nu poate fii pornit.

Locația P22 – Stare nivel: În funcție de nivelul apei măsurat în bazinul denisipător amonte putem avea două sau trei jetoane în această locație. Când avem două jetoane avem nivel mare și grupul este gata pentru pornire ,iar atunci când avem trei jetoane avem nivel mic, grupul trebuie oprit.

Locația P33 – Stare presiune: În funcție de presiunea măsurată la intrarea apei în turbină putem avea două sau trei jetoane în această locație. Când avem două jetoane avem presiune mare, grupul este gata pentru pornire, iar atunci când avem trei jetoane avem presiune mică, grupul trebuie oprit.

Tranziția T1 – Presiune mare la turbina: Acest eveniment este generat de către senzorul de presiune.

Tranziția T2 – Nivel mare în bazin: Acest eveniment este generat de către senzorul submersibil de nivel.

Tranziția T3 – Semnal Start

Tranziția T4 – AD25%: Aparatul director este deschis până la 25%.

Tranziția T5 – Impuls Cuplare

Tranziția T6 – ADmax:Aparatul director este deschis până la 100%.

Tranziția T7 – Semnal Stop

Tranziția T8 – Putere 0: Puterea generată de către generator a ajuns la valoarea 0

Tranziția T9 – AD0: Aparatul Director este total închis

Tranziția T10 – Presiune mică la turbină: Acest eveniment este generat de către senzorul de presiune.

Tranziția T11 – Nivel mic în bazin: Acest eveniment este generat de către senzorul submersibil de nivel.

Tranziția T12 – Avarie: A apărut o avarie mică, grupul trebuie oprit și avaria anulat.

Tranziția T13 – AvarieM: A apărut o avarie mare, grupul trebuie oprit și decuplat instantaneu de la rețea.

Tranziția T14 – Punere în reparație: Grupul întră în starea de reparație

Tranziția T15 – Avarie anulată: S-a anulat avaria ce este semnalată prin apăsarea butonului.

7. Implementare

7.1 Automatul și modulele folosite

Instalația următoare are scopul de a automatiza hidrocentralele de mică putere care au hidroagregate de tip EOS (turbina elicoidală, orizontală sau în S), sau turbine de tip FO (Francis orizontală) și generatoare asincrone a căror turație nominală nu depășește 1500 RPM.

Pentru o automatizarea complexă a hidrocentralei trebuie implementate funcțiile care asigură:

– automatizarea procesului

– măsurarea turației generatorului

– conectarea automată a hidrocentralei la rețea

– protecția la supraturație

– controlul aparatului director

– protecție la supratemperaturi

– controlul vanei de admisie apă

La nivelul întrerupătorului de IO 400V există protecțiile integrate care au scopul de a asigura: protecția maximală de curent pe lungă durată, protecția maximală de curent pe scurtă durată, protecția maximală de curent de impuls. Înafară de aceste protecții mai avem și alte funcții de protecție implementate la nivelul hidrocentralei, cum ar fii:

protecția la supratensiuni

protecția la tensiunea minimă

protecție la asimetrie

protecție pentru succesiunea fazelor

protecție pentru puterea inversă a motorului

protecții funcționale la nivelul de bară și generator

Figura 7.1 Schema bloc a instalației

Pentru realizarea sistemului de control și monitorizare a fost folosit automatul programabil Twido Compact TWDLCDE40DRF cu două module de extensie pentru intrări analogice. Aceasta culege informațiile de la senzorii de temperatură, senzorul de nivel, senzorul de turație, blocurile de protecție tensiune și de la întrerupător. Comenzile sunt trimise echipamentelor de semnalizare vizuală, elementelor de execuție.

Cum a fost prezentat și în capitolele anterioare principalele echipamente și blocuri funcționale sunt :

PLC-ul

blocul pentru protecție tensiune

aparatul de măsură Power Logic PM 710

bloc întrerupător

traductor analogic poziție aparat director

traductor digital poziție aparat director

traductor poziție vană

traductor de nivel submersibil

traductor de presiune

7.2 Aplicația pentru monitorizare

A fost creat un stand pentru monitorizarea parametriilor electrici, cum ar fii tensiunea, curentul, puterea și frecvența, aceasta se prezintă în poza de mai jos:

Figura 7.2 Stand pentru monitorizare

După cum se vede și în imagine a fost folosit aparatul de măsură PM710, aceasta a fost setat ca să măsoare tensiunea pe o singură fază. Pentru măsură a mai fost folosit și un bec de 8W care a impus o rezistență AC-ului și din cauza aceasta a apărut curentul și puterea, care a fost măsurat de către multimetru. Transformatorul de curent la aparatul de măsură a fost setat ca să amplifice curentul de 1000 ori. Multimetrul, becul si automatul primeau curentul de la sursa de alimentare și erau legați și la întrerupătoarele de curenți. Datele mărimiilor electrice au fost trimise de către multimetru la automatul programabil Twido. Blocul de măsură era legat la automat prin portul RS485 și s-a folosit comunicația Modbus.

Aplicația pentru control a fost realizată folosind mediul de programare TwidoSuite. Pentru realizarea conexiunii Modbus cu blocul de măsură au fost setați următoarele parametrii:

Numele și numărul portului folosit: COM 73

Rata benzii: 19200

Numărul bitului de stop: 1

Numărul de biți transmiși: 8 bit

Paritate: none

Flow control: none

Figura 7.3 Setare Modbus

Parametriile măsurate care vor fii afișate de către programul automatului se găsesc la adresele regiștriilor prezentate în figura 7.4:

Figura 7.4 Lista regiștriilor

Cei mai importanți parametrii fiind: curentul înregistrat la adresa 1034, frecvența înregistrat la adresa 1020, tensiunea care se înregistrează la adresa 1016 și puterea reală înregistrată la adresa 1060. După ce am găsit adresele de la echipamentul Slave se creează aplicația pentru echipamentul Master. În aceasta trebuie să avem un tabel de cuvinte Exch2, folosit pentru trimiterea/recepționarea datelor, care va fii inițializat pentru citirea a 40 bituri începînd cu locația %MW2200. În cuvîntul %M2201 a fost setat un Offset RX, deci ca consecință va fii adăugat un byte în tabelul de recepție. Acest offset este necesar pentru alinearea cuvintelor la Master. În cuvântul %M2203 avem adresa de intrare. Înaintea executării instrucțiunii Exch2 se verifică bitul de comunicație asociat cu %MSG 2 cu scopul de a găsi eroriile de comunicație. Pentru găsirea acestor tipuri de erori se mai folosește și cuvîntul %SW64. Programul descris aici se prezintă mai jos:

Figura 7.5 Aplicația pentru Master

7.2 Aplicația pentru control

Pentru controlul funcționării generatorului și a debitului apei a fost creată cu ajutorul mediului de dezvoltare TwidoSuite o aplicație pentru automatul programabil Twido Compact TWDLCDE40DRF. Automatul programabil avea conectat încă două module de extensie pentru intrăriile analogice, iar în programul creat se citeau intrăriile, se comparau valoriile, se executau operațiile logice, operațiile matematice și se transmitea comanda spre ieșiri. Funcțiile care au fost implementate în program vor fii prezentate mai jos:

Măsurarea nivelului cu senzorul analogic conectat la intrarea %IW 0.1.1 și măsurarea presiunii cu senzorul analogic de presiune conectat la intrarea %IW0.1.0, în cazurile când nu avem defect.

Convertirea și scalarea acestori valori, ce se realizează utilizând formula:

VMI = +Vmin, unde VMI este valoarea măsurată exprimată în unități inginerești, VN este valoarea obținută după conversie, Vmax este valoarea maximă, Vmin este valoarea minimă a semnalului, iar Nb numărul de biți pe care se realizează conversia analog numerică. Conversia și scalarea sunt prezentate în figura de mai jos:

Figura 7.6 Scalarea valoriilor de la senzorii analogici

Valoriile obținute în felul aceasta sunt comparate cu referința, dacă acestea sunt mai mari decît refererința trecem la pasul patru, dacă nu revenim la pasul unu.

Valoriile referinței pentru nivel sunt 2 metrii ,iar pentru presiune 5 bari.

Se generează automat semnalul Start pentru pornirea instalației, se setează bitul din memorie %M1 pe valoarea 1 logic.

După ce primim semnalul Start, dăm semnal de deschidere la valva de admisie cu ajutorul unei motoare de curent continuu, apridem un bec pentru a sugera că a pornit instalația și dăm comanda pentru deschiderea aparatului director folosind motoarele de curent continuu.

Atunci când se deschide aparatul director valoriile de la senzorul de deplasare liniară sunt convertite și scalate conform formulei prezentate la punctul 2.

Valoriile primite de la senzorul de deplasare, respectiv de la senzorii inductivi montați la aparatul director sunt comparate cu valoriile de referință. Dacă senzorul inductiv de 25% este pe ON sau valoarea de la senzorul de deplasare este egală sau a depășit valoarea de referință de 25%, trecem la pasul opt, dacă nu atunci întoarcem la pasul 5.

Atunci când aparatul director este la 25% generatorul trebuie pornit să funcționez în regim motor și turația trebuie crescută.

Măsurarea turației se face folosind senzorul optic montat la rotorul generatorului . Impulsurile primite de aceasta sunt măsurate cu un numărător CUP care e setat la valoarea 540. Numărul aceasta a fost calculat din turația nominală a generatorului într-o secundă înmulțit cu numărul impulsuriilor pe rotații. Iar mai avem nevoie și de un Timer TON care este setat să măsoare timpul până la 4 secunde. Cele descrise aici se prezintă în figura de mai jos:

Figura 7.7 Numărare impulsurilor cu timer și counter

Atunci când timerul a ajuns pe done și valoarea numărătorului este mai mare sau egal ca valoarea presetată, adică și numărătorul este pe done, turația motorului a ajuns la valoarea de 95% din turația nominală. Dacă acest lucru nu s-a întâmplat numărătorul și timerul trebuie resetate și repornite.

Dacă am ajuns la valoarea de 95% din turația nominală putem să ne conectăm la rețea, dăm impulsul de cuplare și comandăm motorul care este responsabil pentru deschiderea aparatului director.

Când senzorul de inducție sau senzorul de deplasare ne indică că aparatul director este deschis până la 100% prin intrarea %I0.3 aprindem becul de funcționare normală.

Când primim semnalul stop de la un buton de intrare conectat la adresa %I0.4 închidem aparatul director, iar cînd s-a închis aceasta ce ne va indica senzorul inductiv de la adresa %I0.0 deconectăm sistemul de la rețea.

Dacă cumva bitul %M0 ,ne indică un defect, adică este pe valoarea 1 logic trebuie să oprim sistemul, respectiv conversia valoriilor.

8. Testare și validare

8.1 Testare folosind editorul PIPE

Pentru testarea modului de funcționare a sistemului de control s-a folosit aplicația Platform Indepent Petri Nets Editor. Aplicația PIPE este o platformă multifuncțională, în aceasta se pot creea, edita, simula și testa graficele rețelelor Petri. Pentru folosirea funcției de testare aceasta trebuie setat în modul Animation, unde putem alege între executarea manuală a tranzițiilor (dând click stânga pe tranziție) sau putem seta un număr finit pentru executarea automată și aleatoare a tranzițiilor. Tranzițiile executabile de către utilizator apar în culoarea roșie și sunt prezentate pe figura de mai jos:

Figura 8.1 Simulare cu editorul PIPE

După executarea tranzițiilor este realizat marcajul inițial.

În urma acestor teste s-a constatat că sistemul de control modelat cu Rețea Petri este una funcțională și nu apar erori de design.

8.2 Validare folosind graful de realizare

Pentru o analiză mai complexă a modelului creat s-a graful de realizare. Graful de realizare asociat cu sistemul de control este un graf în care nodurile reprezinătă marcajele realizabile din marcajul inițial, iar arcele reprezintă execuția tranzițiilor necesare pentru a transforma marcajele. Pentru crearea grafului de realizare a fost folosit rețea Petri din figura 6.5 și s-a obținut următoarea figură:

Figura 8.2 Graful de realizare pentru sistemul de control

În urma acestor teste s-a dovedit că modelul sistemului creat este una corectă și implementabilă din toate punctele de vedere.

9. Concluzii

În cadrul acestei lucrări s-a urmărit realizarea unui sistem de control și monitorizare pentru hidrocentrale pe firul râului care sunt de mică putere. Pentru realizarea acestuia a fost folosit un automat Schneider Electric de tip Twido Compact și un contor inteligent Power Logic PM710 cu ajutorul căruia a fost măsurat curentul, tensiunea și puterea. Unul dintre elementele cheie ale dezvoltării acestei aplicații a fost implementarea protocolului pentru comunicația la distanță prin intermediul comunicației Modbus.

S-a implementat un sistem pentru controlul generatorului și pentru măsurarea și afișarea parametriilor electrici cu ajutorul programului TwidoSuite.

Sistemul a fost creat pentru a fi integrat într-un sistem complex de control a hidrocentralelor. Sistemul este controlat de un automat programabil care realizarea comunicarea între contorul intelegent, elementele de execuție și traductori.

Mijlocului de comunicație ales, comunicația prin Modbus, reprezintă o soluție avantajoasă. Informația binară fiind codificată prin diferența de potențial pozitivă sau negativă dintre cele două fire de transmisie. Protocolul impune ca la un moment dat o singură unitate să transmită restul unităților fiind în regim de ascultare. Într-o retea de tip Modbus există o unitate master care inițiază o comunicație și mai multe unități slave care primesc date și răspund la acestea. Cele mai importante avantaje sunt: standard deschis și larg răspândit, aproape toate echipamentele folosite în rețele industriale posedă comunicație prin Modbus, costurile de folosire sunt reduse.

Pe viitor este posibilă o integrare în aplicație a altor funcționalități. Aplicația poate fi ușor modificată pentru a permite comanda mai multor grupuri de generator, afișarea datelor pe mai multe dispozitive, integrarea funcțiilor de siguranță și a altor funcții de control.

Bibliografie

[1] G. Ardizzon, G. Cavazzini, and G. Pavesi, “A new generation of small hydro and pumped-hydro power plants: Advances and future challenges”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 31, pp. 746-761, 2014

[2] http://www.hidroelectrica.ro

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller

[4] Stuart Boyer, „SCADA Supervisory Control and Data Acqusition 3rd Edition”, ISA, pp .13-20, 2004

[5] Curs măsurări electronice și traductoare http://biblioteca.regielive.ro/cursuri/automatica/masurari-electronice-si-traductoare-226406.html

[6] Ovidiu Popovici „Traductoare, Senzori si Automate Programabile”, Oradea

[7] Tiberiu Leția, Adina Aștilean „Sisteme cu evenimente discrete”, Microinformatica, Cluj-Napoca, 1998

[8] Documentație Tehnică Twido

Acronime

PLC – Programmable Logic Controller

CHEAP – Centrale hidroelectrice cu acumulare prin pompare

SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition

HMI – Human Machine Interface

MTU – Master Termal Unit

RTU – Remote Termal Unit

PIPE – Platform Independent Petri Nets Editor

BFSL – Best Fit Straight Line

MTTF – Medium Time To Failure

CPU – Central Processing Unit

I/O – Input/Output

ROM – Read Only Memory

RAM – Random Acces Memory

PROM – Programmable Read Only Memory

EPROM – Erasable Programmable Read Only Memory

EEPROM – Electrically Erasable Programmable Read Only Memory

NVRAM – Non Volatile Random Access Memory

LVDT – Linear Variable Differential Transformer

SFC – Sequential Function Chart

AC – Alternative Current

DC – Direct Current

Anexa

Anexa 2

Bibliografie

[1] G. Ardizzon, G. Cavazzini, and G. Pavesi, “A new generation of small hydro and pumped-hydro power plants: Advances and future challenges”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 31, pp. 746-761, 2014

[2] http://www.hidroelectrica.ro

[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller

[4] Stuart Boyer, „SCADA Supervisory Control and Data Acqusition 3rd Edition”, ISA, pp .13-20, 2004

[5] Curs măsurări electronice și traductoare http://biblioteca.regielive.ro/cursuri/automatica/masurari-electronice-si-traductoare-226406.html

[6] Ovidiu Popovici „Traductoare, Senzori si Automate Programabile”, Oradea

[7] Tiberiu Leția, Adina Aștilean „Sisteme cu evenimente discrete”, Microinformatica, Cluj-Napoca, 1998

[8] Documentație Tehnică Twido

Anexa

Anexa 2