Sistem Scada pentru monitorizarea și [616955]

1

Universitatea „Politehnica” din București
Facultatea de Electronică , Telecomunicații și Tehnologia Informației

Sistem Scada pentru monitorizarea și
controlul instala țiilor termice

Proiect de diplomă
Prezentată ca c erință parțială pentru obținerea titlului de
Inginer în domeniul Electronică și Telecomunicații
programul de studii Electronică aplicată

Conducător științific Absolvent: [anonimizat].univ.dr. Gabriel PRODAN Sibișeanu R ăzvan Alin

Constanța
2017

2
Cuprins

CAP.I.Sisteme de achiziție a datelor

1.1.Introducere ………………………………………………………………………….. ……………………………………….4
2.2.Si steme d e achizi ții bazate pe PC …………………………………………… ………………………………………5

CAP.II.Convertorul Analog -Digital

2.1.Concepte de baz ă……………………………….. ………………………………… …………………………………… …7
2.2.Convertor tensiune -frecven ța…………………………………………. ………………………………………. …….8

CAP.III.Microcontroller

3.1.Introducere …………………………. ……………………………………………………………………………. …………9
3.2.A rhitectura unui microcontroller ……………………………………………………………………… …………10
3.3.Memoriile ……… ……………………………………………………………………………………………. ……………..11
3.4.Dispozitivel e de intrare / ieșire ………………………………………………………………………. …………….12
3.5.Module de comunicații seriale …………………………………………………………………….. ……………….13
3.6.Module timer …………………………………………………………………………………………. ……………………13

CAP.IV.M ăsurarea temperaturi

4.1.Introducere …………………………………………………….. …………………………………. ……………………….14
4.2.Termometru cu tub de sticlă…………………………………………………………….. …………………………15
4.3.Termometrele bimetalice ………………….. …………………………………………… ……………………………17
4.4.Termistori ……………………………………………………………………………………… ……………………………18
4.5.Detectorul de temperatura cu rezistent ă (RTD) ……………………………… ……………………… …….19
4.6.Termocupluri ………………………………………………………………….. …………………………………… …….20
4.7.Senzorii non -contact ………………………………………………………………….. ………………………….. ……21
4.8.Senzorul de temperatur ă DS 1820 ………………………………………………………………….. ……………22

3

CAP.V .Motorul

5.1.Introducere ………………………………………………………………….. ……………………………………………..23
5.2.Motoarele de curent continuu ………………………………………………………… ……….. ………………….23
5.3.Motoarele de curent alternativ ………………………………………………………………….. …………………27
5.4.Pompe de caldur ă ………………………………………………………. …………. …………………………………..29

CAP.VI.Scada

6.1.Introducere ………………………………………………………………….. ……………………………………………..31
6.2.Interfața om -mașină ………… ……………………………………………………….. ………………………………..32
6.3.Terminalul la distanță ………………………………………………………………….. ……………………………..34
6.4. Comp arație cu alte sisteme de control ………………………………………………………………….. ……..35

CAP.VII.Proiectare

7.1.Introducere ………………………………………………………………….. ………………… …………………………..36
7.2. Starea normală ………………………………………………………………….. ……………………………………….39
7.3.Starea de recirculare …………………………………………… …………………….. ……………………………….40
7.4.Starea de renormalizare ………………………………………………………………….. …………………………..41

Concluziile proiectului ……………………… ………………………………………….. ………………………43

Bibliografie ………………………………………………………………….. …………………………………………….44

Anexe ………………….. ……………………………………………… ………………………………………………………..45

4

CAP.I.Sisteme de achiziție a datelor

1.1.Introducere.

Sistemele de achiziție a datelor au evoluat in timp de la reportofoanele electromecanice
conținând de obicei unul până la patru canale, la toate sistemele electronice capabile sa măsurare
sute de variabile simultan. La inceput sistemele au utilizat grafice de hârtie și role sau bandă
magnetică pentru înreg istrarea permanentă a semnalelor, dar de la apariția computerelor, în special
calculatoare personale, cantitatea de date și viteza cu care ar putea fi colectate a crescut dramatic.
Cu toate acestea, multe dintre sistemele clasice de colectare a datelor înc ă mai există și sunt utilizate
în mod regulat.

Un sistem de achiziție are în general trei componente principale (fig.1 și 2): – achiziția
datelor (analogică); – transformarea datelor; – prelucrarea datelor.

Fig.1 .1 – Structura generală unui sistem de achiziție de date

5

Fig.1.2 – Amplasarea sistemului de achiziție a datelor în cadrul procesului asistat

2.2.Sisteme de achizitii bazate pe PC.

Computerele mainframe scumpe erau des utilizate pe scară largă pentru colectarea mai
multor cana le de date, în special în industrie sau în aplicații științifice. Rareori erau folosite in
proiecte mici din cauza costului lor relativ ridicat. Dar introducerea de minicomputerele care s -au
dezvoltat în anii 1960 și mai târziu desktop de tip computer pers onal care contineau
microprocesoare și proliferate în anii 1970 au dus la folosirea lor in proiecte mai mi ci. Curând,
cardurile de achizi ții de date (precum și sute de alte tipuri de plug -inuri) deveneau pentru computere
mici, cel mai folosit de a coletare a datelor.

Aceste carduri pentru computere nu au reusit întotdeauna să îndeplinească așteptările
utilizatorului. Zgomotul intern al dispozitivelor rotative, cum ar fi cele electromagnetice și
electrostatice, zgomotul de la structura internă a bus -ului c alculatorului au interferat adesea cu
variabila măsurată, in special în cardurile de achiziție de date.

Izolarea si ecranarea au ajutat la rezolvarea problemei in majoritatea cazurilor, dar mulți
producători furnizează de asemenea circuite de conditiona re a semnalului și de procesare a
semnalelor în circuitele mici, cu arcasele ecranate. Caseta separată oferă izolarea pe distanțe,
extinderea pe sute de canale și portabilitate cu laptop -uri.

6

Toate sistemele bazate pe PC vor înregistrata re zultate extrem de precise, repetabile, fiabile
și fără erori, cu condiția să fie conectate și sa funcționează conform recomandărilor producătorului.
Aceste recomandari includ selectarea senzorilor corecti pentru aplicație, cablurile corespunzătore;
captura rea semnalele în magnitudine, interval și frecvență adecvata; si acordând o atenție deosebită
impământarii și ecranarii – în special eliminarea buclelor de împământare.

Elementele suplimentare includ alegerea impedanței și utilizarea corecta a dublu -capăt
(diferențial) la intrare în loc de cea cu un singur capăt acolo unde este necesar. Mediul ar trebui să
fie luat în considerare, în special pentru temperaturi ambiante extreme, șoc și vibrații.

Componentele de bază ale unui sistem de achiziție modern sunt (fig.3):
– calculatorul personal ( personal computer );
– traductoarele ( transducers );
– condiționerul de semnale ( signal conditioning );
– echipamentele de achiziție și analiză a datelor ( data acquisition and analysis hardware );
– programele de achiziție ( software ).

Fig.1.3 – Structura unui sistem tipic de achiziție a datelor bazat pe PC [2]

7

CAP.II.Convertorul Analog -Digital

2.1.Concepte de baza.

Convertoarele analog -digital (A / D) variază de la circuite discrete la monoli tic
IC (circuite integrate), la circuite hibride de înaltă performanță, module și cutii. De asemenea,
convertoarele sunt disponibile ca celule standard pentru circuitele integrate specifice aplicației
(ASIC). Convertoarele A / D sunt cele care transformă date analogice – de obicei tensiune – într-o
formă digitală echivalentă, compatibilă cu dispozitivele digitale de procesare a datelor.

Caracteristicile cheie ale convertoarelor A / D includ acuratețea relativă si absoluta,
liniaritatea, fara codurile lipsă, rezoluția, viteza de conversie, stabilitatea, prețul rezonabil. Destul
de des, atunci când prețul este o preocupare majoră, componenta discretă sau versiunile IC
monolitice sunt cele mai eficiente. Cele mai populare convertoare A / D se bazează pe o tehnică
succesivă de aproximare datorită unei bune balante între viteză și precizie. Cu toate acestea, alte
tehnici populare sunt utilizat într -o mare varietate de aplicații, mai ales atunci când nu necesita o
viteză mare de conversie. Acestea includ cele cu dubla rampă, quad -slope și convertoare de
tensiune -frecvență (V / F).

Cel mai cunoscut cod digital este cel binar (baza 2). Codurile binare sunt cele mai
cunoscute în reprezentarea numerelor întregi; adică într -un cod întreg binar natural având n bi ți,
LSB (Bitul cel mai puțin semnificativ) este de 2 (adică 1), următorul bit este de (adică 2) și așa
mai departe până la MSB (bitul cel mai semnificativ), care este de (adică / 2). Valoarea
unui număr binar este obținută prin adăuga rea valorilor tuturor biților neasemănători. Atunci când
valoare bitilor este adunata, ele formează un număr unic având orice valoare de la 0 la -1. Fiecare
bit suplimentar de zero, dacă există, în esență dublează mărimea numărului.

Când converti ți semnalele de la senzorii analogici, deoarece scala completă este
independentă de numărul de biți de rezoluție, o codificare mai utilă este fracționată binară, care este
întotdeauna normalizată la scară completă. Integerul binar poate fi interpretat ca u n binar fracționat
dacă toate valorile întregului sunt împărțite la . De exemplu, MSB are o valuare de 1/2 (adică,
/ = ), următorul bit are o greutate de 1/4 (adică ) și așa mai departe până la LSB,
care are o valuare de 1 / (adică ). Când biții sunt adunați, ei formează un număr cu oricare
dintre valorile , de la 0 la (1 – ) din scala completă.

8

2.2.C onvertor tensiune -frecven ță

Convertoarele tensiune -frecvență (V / F) pot oferi o conversie de înaltă rezoluție,
și acest lucru este util pentru caracteristicile speciale ale unui senzorului cum ar fi o integrare pe
termen lung (de la secunde până la ani), o conversie digitală a frecvenței (împreună cu un convertor
D / A) , o modulați e a frecvenței, o izolare de tensiune și o diviziune și împrăștiere a frecvenței
arbitrare.

Convertorul acceptă o ieșire analog ică de la senzor, care poate fi fie sub forma de
tensiune, fie sub forma de curent. În unele cazuri, un senzor poate deveni pa rte a unui convertor A /
D. Frecvența este in format digital, deoarece impulsurile pot fi închise (selectate pentru o perioada
de timp determinata) și apoi numărate, rezultând un număr binar. Toate convertoarele V / F Sunt de
tip integrare deoarece numărul de impulsuri pe secundă,sau frecvența, este proporțional cu valoarea
medie a tensiunii de intrare.

Folosind un convertor V / F, o conversie A / D poat e fi efectuata în cea mai simpl ă și
economic ă manieră. Timpul necesar pentru a converti o tensiune ana logică într -un număr digital
este legat de frecvența la scară largă a convertorul ui V / F și rezoluția necesară. În general,
convertoarele V / F sunt relativ lente, în comparație cu dispozitivele cu aproximarea succesivă ; cu
toate acestea, ele sunt destul de potrivite pentru marea majoritate a senzorilor.

Când acționează ca un convertor A / D, convertorul V / F este cuplat la un contor care este
reglat la o rata de eșantionare necesară. De exemplu, dacă este o scală completă
frecvența convertorului est e de 32 kHz, iar contorul este reglat sa fie de opt ori pe secundă, cel mai
mare număr de impulsuri care pot fi acumulate în fiecare ciclu este de 4000, care corespunde
aproximativ unei rezoluții de 12 biți.

Utilizând aceeași combinație de componente ( convertorul V / F și contorul), poate fi
construit un integrator pentru aplicații, unde stimulul trebuie integrat intr -o anumită perioadă de
timp. Contorul acumulează mai degrabă imp ulsuri peste intervalul închis decât ca un număr mediu
de impulsuri pe cic lu de numărare.

9

CAP.III.Microcontroller

3.1.Introducere.

Un microcontroller(MC) este un mic computer pe un singur circuit integrat, care conține
unul sau mai multe procesoare împreună cu o memorie și periferice de intrare / ieșir e programabile.

Fig.2.1. Schema simplificat ă a unui microcontroller [4]

Intrările pot fi digitale sau analogice, iar ca intrări se pot folosi devers e semnale provenite de
la traductoare sau comutatoare precum temperatura, presiunea, foto etc.

Ieșirile se pot face diode LED, pot fi motoare, sonerii sau relee. Printr -o conversie digital –
analogica ele pot fi și un difuzor.

Programul (sau programele) ce se stochează în memorie proprie a MC -ului este un element
foarte important fără de care el nu poate funcționa.

Microcontroller -ul poate fi definit și ca un microprocesor care mai conține o serie de
interfețe și memoria, după complexitatea și natura a plicației în care participă putem determina
capacitatea de memorie, tipul interfețelor ce compun structura internă și performanță unități
centrale.

10

3.2.Arhitectura unui microcontroller.

Într-un microcontroller blocurile interne sunt legate prin i ntermediul unei magistrale de date
(bus) și a uneia de adrese. Dimensiunea magistralelor este o caracteristică foarte importantă a unui
microcontroller. Prin intermediul magistralei de adrese unitatea centrală selectează un dispozitiv de
intrare / ieșire sau o locație de memorie, iar pe ce -a de date se execută schimbul de informații dintre
unitatea centrală și dispozitivele de intrare / ieșire sau memorie. Între memorie și unitatea centrală
are loc atât transfer de date cât și de instrucțiunii. Transferul se poate face pe o sigură magistrala de
date sau pe magistrale diferite.

În arhitectura von Neumann există un bus unic folosit la circulația instrucțiunilor și datelor.
Atunci când acest tip de controller adresează memoria, busul este folosit pentru a ex prima în primul
rând condul intructiunii, apoi pentru date, accesul făcându -se în 2 pași, acesta fiind lent.

Arhitectura Harvard este ce -a în care busul este separat pentru instrucțiunii și date. Atunci
când codul instrucțiunii se afla pe busul de instru cțiunii, pe busul de date se afla datele instrucțiunii
anterioare. Microcontruller -ul având o structură mai complexă, însă în acest caz performata de
viteza este mai bună.

Unitatea centrală este alcătuită dintr -un set de registe interne, asemănătoare uno r locații de
memorie, care sunt folosite pentru programarea anumitor funții sau la memorarea unor date des
folosite.
CISC (Complex Instruction Set Computer) este conceptul cel mai des folosit la programarea
microcontroller -elor, acesta având un număr mare de instrucțiuni, ceea ce face că munca
programatorului mai ușoară. Majoritatea instrucțiunilor sunt specializate, aceastea putând fi folosite
doar cu anumite registre sau în anumite moduri de adresare.

RISC(Reduce Instruction Set Computer) este arhitect ura înspre care se îndreaptă evoluția
microcontroller -elor, acesta având un număr mic de instrucțiuni. Acesta are avantajele unui număr
mai mic de pini, unui cip mai mic, unui consum mai redus și unei viteze mai mari. Instrucțiunile
fiind simetrice, aceste a putând fi folosite la fel cu orice registru său mod de adresare, fără restricții
sau excepții.

În prezența arhitectura folosită pentru microcontroller este cea SISC (Specific ISC).
Instrucțiunile fiind specifice pentru dispozitivele de intrare / ieșire , sunt mai puține instructuri de uz
general și permite manipularea la un nivel de bit.

11

3.3.Memoriile.

Microcontroller -ele folosesc diferite tipuri de informații, care la rândul lor sunt stocate în
diverse tipuri de memorie. În memorie nevolati lă trebuiesc stocate instrucțiunile care controlează
funtionarea microcontroller -ului, acolo informațiile se păstrează și după oprirea și pornirea din nou
a sursei de alimentare. În memoria volatilă se pot pune rezultatele intermediare și variabilele,
doarece la aceste cel mai important este să se poată face scrierea / citirea rapid ă și simpl ă la
functioanare.

RAM (Random Access Memory) este o memorie volatilă ce poate fi scrisă sau citită de
unitatea centrală. Locațiile din RAM pot fi accesibile în orice o rdine. Costurile de imprementare
sunt mult mai mari deoarece pe cip memoria RAM ocupa mai mult loc. Din acest modiv, de obicei
este inclus puțin RAM intru -un microcontroller. Ea se folosește la stocarea nevolatilă a unor
cantități mai mari de date la un nu măr nelimitat de ștergeri și rescrieri și la o viteză de acces mare.

ROM (Read Only Memory) este cea mai simplă și ieftină memorie și este folosită la
stocarea programelor în faza de fabricație. Unitatea centrală nu poate m odifica datele, le poate doar
citii.

PROM (Programmable Read Only Memory) este memoria similară cu cea ROM, dar ea în
schimb putând fi programată de utilizatori. Aceasta poate fi, în funcție de posibilitățile de ștergere,
de mai multe feluri.

EPROM (Erasable PROM) aceasta putând fi ștea rsă la expunerea la ultraviolete. Ștergerea
se poate face doar în întregime nu și pe fragmente, ea putând fi ștearsă și rescrisa într -un număr
limitat. Programarea se face prin intermediul unei proceduri speciale, microcontroller -ele având
nevoie de regulă de o tensiune auxiliară. Memoria EPROM în timpul programării nu este conectată
la magistrala de adrese și date.

OTP (One Time Programmable PROM) este de fapt o memoria EPROM în care cipul este
într-o capsulă de plastic fără fereastră, mai ieftină. Vitez a este bună, dar dezavantajul îl reprezintă
faptul că aplicațiile nu au flexibilitate.

12

EEPROM (Electrically Erasable PROM) ea poate fi ștearsă electric de unitatea centrală în
timpul funcționării. Ștergerea se poate face selectiv, dar în caz ul reînscrierii trebuie trecuți prin mai
mulți pași. Memoria este una ieftină în care se memorează un număr mic de parametri care se
schimbă din timp în timp. EEPROM este o memorie lentă cu un număr limitat de ștergeri / scrieri.

FLASH este o memorie car e se aseamănă cu EPROM și EEPROM la faptul că poate fi
ștearsă și reprogramată în sistemul folosit. Are o capacitatea asemănătoare unui EPROM, fără să fie
nevoie de fereastra de ștergere. Aceasta poate fi ștearsă și reprogramată electric dar nu permite
ștergere individuală.

În memoria nevolatilă stocarea programelor permite ca microcontroller -ul să fie programat
fără a fi scos din circuitul în care este activ. Un astfel de exemplu îl constituie autovehiculele
comantate în microcontroller, unde actualizăril e se pot face fără ca acesta să fie scos din
autovehicul.

În conformitate cu numărul de aplicații în care trebuie folosit un microcontroller, se
recomanda folosirea celui cu memorie ROM pentru volum mare de producție, OTP pentru cel mic
și EPROM pentru pr oducția de prototipuri.

3.4.Dispozitivele de intrare / ieșire.

Dispozitivele de intrere / ieșire au o varietate foarte mare. Acestea pot conduce operații
generale de comunicație, operații de conversie analog / numerică, funcții generale de timp, funcți i
speciale de comandă, funcții de protecție etc. O parte din dispozitivele, din această largă varietate,
se regăsesc în configurația tuturor microcontroller -ol sau sunt destul de des întâlnite, iar o altă parte
o găsim la acelea cu un grad mare de particul aritate.

Dispozitivele de intrare / ieșire sunt văzute de unitatea centrală precum porturi. Urmând ca
unitatea centrală să apeleze aceste porturi prin semnale electrice contruite din decodificarea
magistralelor de adrese și control. Aceasta poate opera ci tiri sau scrierile ca și cu memoria.

13

3.5.Module de comunicații seriale.

SCI (Serial Communication Interface) acesta este un subsistem intrare / ieșire serial
independent, ce poate fi folosit pentru comunicația dintre un microcontroller și un t erminal sau un
calculator PC și un alt microcontroller. Acesta are un generator care controlează rata transferului și
furnizează frecvențe pentru rate de transfer standard folosind oscilatorul microcontroller -ului.

SPI (Serial Peripherial Interface) este folosit pentru comunicarea sincronă pe distanțe mici
cu viteze de până în 4Mbps. El este folosit la cumunicarea cu perifericele cum ar fi un registru de
deplasare, un sistem de conversie analog digitală sau un sistem de afișare LCD. Are o flexibilitate
bună pentru a interfața direct perifericele cu standarde diferite, de la diverși producători. Acesta mai
poate fi folosit pentru extinderea numărului de intrări / ieșiri acolo unde există o limitare a
numărului de pini ai microcontroller -ului.

3.6.Module ti mer.

Sistemul timer (circuit de timp) este utilizat pentru măsurarea timpului și pentru a genera
semnale cu frecvențe și perioade dorite. Ele nu îndeplinesc numai funcția de temporizare, în acest
modul mai există mecanisme care produc funții specifice ut ilizatorului. La ieșire este prevăzut cu un
mecanism de comparare ce permite controlul unor semnale de ieșire; el mai permite de asemenea
prin mecanismul de captură aflt la intrare, monitorizarea unor semnale la intrare, numărătoarele
interne permit genera rea de referințe de timp interne, necesare în bucle de interziere, multiplexarea
unor sarcini software etc. Timerul poate fi folosit pentru o multitudine de funții de timp, precum
conversii digital / analogice simple sau generarea unor forme de undă.

Meca nismul IC (captură la intrare) se folosește la determinarea momentului apariției unui
eveniment sau durata unui semnal la intrare sau pentru a măsură o perioadă. El este utilizat pentru
sincronizarea cu evenimentele externe.

Mecanismul OC (compararea la i eșire) este utilizat în scopul determinări unui schimbări la
ieșire într -un moment de timp dorit. Se folosește la generarea referinței de timp la exterior.

Mecanismul PWM (modularea impulsurilor în lățime) se folosește în scopul generări
semnalelor pentru a comanda comutatoarele de putere, motoarele, sau convertoarele digital /
analogice simple.

14

CAP.IV.M ăsurarea temperaturi

4.1.Introducere.

Măsurarea temperaturii în mediul industrial de astăzi cuprinde o mare varietate de nevoi și
aplicați i. Pentru a satisface această gamă largă de necesități, industria de control a proceselor a
dezvoltat un număr mare de senzori și dispozitive pentru a face față acestei cereri.

Temperatura este o variabilă foarte critică și măsurată pe scară largă in ma joritatea
proceselor mecanice. In multe procese temperatura trebuie să fie monitorizata sau controlata. Acest
lucru poate varia de la simpla monitorizare a temperaturii apei in motor sau la un dispozitiv de
încărcare, la complex ca in masurarea temperaturi i unei suduri precum cea cu laser .

Măsurători mai dificile, cum ar fi temperatura gazului de fum de la o stație de generare a
energiei sau de furnal sau de gaze de eșapament ale unei rachete au nevoie să fie monitorizate. Mult
mai frecvente sunt masura torile temperaturilor fluidelor din procese sau aplicatii sau temperatura
obiectelor solide, cum ar fi pentru plăcile metalice, lagăre și arbori la o mașină.

Există o varietate largă de sonde de măsurare a temperaturii în uz, în funcție de
ceea ce înc ercați să măsurați, cât de precis trebuie să măsurați, dacă trebuie să o faceți pentru
control sau doar pentru monitorizarea umana sau dacă puteți chiar atinge ceea ce încercați sa
monitorizati. Măsurarea temperaturii poate fi clasificată în câteva categor ii generale:

A) Termometre
B) Sonde
C) fără contact

Termometrele sunt cele mai vechi din grup. Nevoia de a măsura și cuantifica
temperatura a început în jurul anului 150 A.D. când Galen a determinat "tenul" unei persoane bazat
pe patru calitități obser vabile. Știința reală a "termometriei" nu a evoluat până la creșterea științei
din anii '50, primul termometru a fost un termoscop de aer descris în Natural Magic (1558, 1589).
Acest dispozitiv a fost cel care a condus clasa curentă de termometre din sticl ă. Până în 1841
au existat 18 scale de temperatură diferite în uz.

15

Un producător de instrumente, Daniel Gabriel Fahrenheit care a învățat să calibreze
termometrele de la Ole Romer, un astronom danez, intre 1708 și 1724, a început să prod ucă
termometre utilizând scara lui Romer si apoi a modificat -o pe aceasta la ceea ce o știm astăzi ca
scara Fahrenheit.

Fahrenheit a îmbunătățit foarte mult termometrul prin schimbarea rezervorului cu un
cilindru și înlocuind ceea ce se folosea inainte acestuia cu mercur. Acest lucru la facut deoarece
mercurul avea o rata dee expansiune termică aproape liniara.

Tehnicile sale de calibrare erau un secret comercial, dar era cunoscut faptul că el folose -a un
anumit amestec de sare de mare, gheață si ap a, iar ca punct de reper temperatura unui om sănătos.
Când scara a fost adoptată de Marea Britanie, temperatura de 212 a fost definită ca cea de fierbere a
apei. Acest punct, precum și cel de topire al gheții netede au fost folosite ca două puncte de
calibrare cunoscute.

În jurul anului 1740, Anders Celsius a propus scara Celsius, aceasta scara nu are un
inventator clar, dar in ea s -a împărțit domeniul punctului de topire al gheții(100) până la punctul de
aburi al apei (0) în 100 de părți, deci "centig rade". Linnaeus a inversat scara astfel încât 0 a fost
punctul de gheață și 100 a fost punctul de aburi.

4.2.Termometru cu tub de sticl ă.

Există o mare varietate de termometre disponibile pe piață astăzi. Câteva măsurători precise
sunt încă efectuate cu ajutorul termometrelor din sticlă. Deoarece proprietatile fluidele și, în special,
mercurul sunt bine cunoscute, singura limitare a acurateței și rezoluției este cat de bine puteți
fabrica un tub de sticlă cu o precizie adecvata.

Unii producători au realizat termometre cu scări variabile pentru utilizări specifice. O astfel
de utilizare este un proces numit vâscozitate umedă, in acest proces este important să se cunoască
temperatura exactă a băii de apă. Termometrul din sticlă este incă folosite din cauza repetabilității
extreme.

16

Fig.4.1.Termometru cu tub de sticl ă.[5]

Multe dintre termometrele de astăzi folosesc alte fluide decât mercurul din cauza pericolelor
legate de vărsarea mercurului. Aceste dispozitive mai noi utilizează alte le fluide care au fost
proiectate pentru a avea rate specifice de expansiune. Problema legata de aceste fluide este că, de
obicei, nu au capacitățile de temperatură ridicată pe care le are mercurul. Un important dezavantaj
al termometrului de sticlă este capacitatea de presiune limitată a sticlei.

Introducerea, de asemenea, a bulbului într -un tub cu fluid sub presiune sau camera a
determinat ca precizia termometrului sa sufere. Acest a dus la utilizarea „termosondelor“.

Domeniul unui termometru și pre cizia de citire depinde de dimensiunea găurii, lungimea
tubului și de fluidul din termometru. În mod obișnuit, cu cat indicatiile sunt mai mici, cu atât mai
mic va fi domeniul. De exemplu, un termometru cumercur de precizie de 0,1 ° C cu un domeniu de
100 ° C va avea în mod obișnuit o lungime de aproximativ 600 mm. Restricțiile se bazează pe cât
de bine poate producătorul să creeze o scală lizibilă.

Prentru a creste lizibilitatea anu mitor produse au început sa se îndrepte spre termometre cu
corpuri non -rotunde, colțul rotunjit pe partea de citire acționează ca o lupă, făcând coloana de lichid
sa par ă mai larg ă și mai ușor de citi t. Termometrul standard ramane însă cel rotund, acesta fii nd
produs într-o varietate larg ă de modele.

17

4.3.Termometrel e bimetalice.

Termometrul bimetalic a fost conceput pentru măsurători mai puțin precise, dar mai robuste
decât cea a termometrul din sticlă. În multe aplicații industriale există încă locații în care este de
dorit să se știe care este temperatura unui fl uid sau a unui dispozitiv, dar nu se merită costul unei
sonde și al unei citirii mai scumpe. Câteva exemple sunt bucle de apă de răcire, grătare de gaz și
cuptoare. În general, utilizatorul doreste sa poata verifica rapid temperatura aproximativă, dar nu
trebuie să cunoasca zecimala de grad. Trebuie doar sa arate temperatura aproximativa.
Termometrele bimetale sunt construite dintr -o bară de detectare a metalelor, care conduce
temperatura la elementul termic, elementul termic și o scală.

Fig.4. 2.Termom etru Bimetalic. [5]

Elementul de detectare bimetal este format dintr -un metal în formă de arc plat. Acest
element este alcatuit din două materiale metalice diferite combinate împreună. Atunci când o
temperatură este detectată de element, componentele metalic e doresc să se extindă. Din moment ce
sunt materiale diferite și se extind la rate diferite, se genereaza un stres in interiorul materialului.
Acest stres determină elementul să încerce să se înfășoare în jurul său. Acul indicator este atașat la
sfârșitul acestuia fie direct sau prin intermediul unui mecanism. Acesta miscare muta indicatorul in
directia temperaturi masurate.

În general, elementul bimetalic poate fi extrem de precis. Termostatele de uz casnic,de
exemplu, au de obicei o eroare de cel mult u n grad. In prezent el vine într -o gamă largă de
dimensiuni, intervale de temperatură și precizie. Un termometru pentru buzunar mic, folosit la
testarea sistemelor de aer condiționat sau pentru gătit are un cadran de aproximativ un centimetru
în diametru ș i un intervalul de temperatura de la 0 la 220 de grade F. Sunt disponibile cu valori de
până la 1000 ° F, dar variază în jurul a Valoarea 500 ° F cel mai frecvent.

18

4.4.Termistori.

Termistor este un dispozitiv care își schimbă rezistența elec trică in functie de temperatură.
Materialele cu valori bine determinate sunt cele mai de dorite. Termistorii originali au fost realizați
din bucle de rezistență, dar in prezent el este realizat dintr -un material semiconductor sinterizat care
este capabil de schimbări mari în rezistență la o schimbare mică în temperatură. Aceste dispozitive
prezintă un coeficient de temperatură negativ, ceea ce înseamnă că, pe măsură ce crește
temperatura, rezistența elementului scade. Acestea au o precizie foarte bună, var iind între 0,1 ° și
0,2 ° C, funcționând într -un interval de la 0 la 100 ° C. Acestea raman traductoarele cele mai exacte
fabricate pentru a măsurara temperatura, cu toate acestea, termistorii nu sunt liniare în răspuns.
Acest lucru duce la o munca suplime ntara pentru a crea o ieșire liniară și a inlatura erori
semnificative la citire.

O clasa noua a fost dezvoltată ce se numeste clasa cu elemente de răspuns liniare. Aceste
constau de fapt in două elemente care simt in acelasi timp aceeasi temperatura. Conectarea acestora
într-un singur circuit rezistor va permite ca el sa aiba o tensiune liniară la iesire. Unul dintre marile
avantaje ale termistoarelor este dimensiunea limitata si costul redus al dispozitivelor. Un termistor
tipic poate fi mai puțin d e o zecime de centimetru în diametru.

Fig.4.3.Termistor. [5]

Așa cum am spus mai devreme, termistorii pot avea o precizie foarte mare. Această precizie
este limitată și este influențată de o serie de factori. Primul este materialul din care este constru ita
rezistența. Un termistor poate fi cel mai precis element de detectare care se află pe piață astăzi.
Toleranțele de fabricație pot crea termistori cu precizie și repetabilitate de până la 0,1 ° C sau până
la 5 ° C.

19

4.5.Detectorul de temperat ura cu rezistenta (RTD).

Detectorul de temperatură cu rezistență (RTD) include tehnic dispozitive termistor, cu toate
acest ea, termenul "RTD " a ajuns să r ămană mai degrabă datorit ă detectorului de metal pur
specializat diferit de cel mai generic elemen t de rezistență semiconductor. Aceste dispozitive cu
metale pure sunt extrem de precise și stabile pe perioade lungi de timp.

Spre deosebire de termistor, Platinum RTD este un dispozitiv liniar,rezistența sa
modificandu -se liniar proporțional cu tempera tura. Cele mai multe tehnologii RTD utilizate astăzi
constau dintr -o sârmă de platină fină înfășurată in jurul unui miez ceramic sau de sticlă. Elementul
în sine este foarte fragil și este, de obicei, plasat în interiorul unei teci de material. Bobina de s ârmă
este fabricată din material pur, puritatea metalului este un factor în precizia lui. În timp ce platina
este materialul standard, nichel, cupru, balco și tungsten sunt de asemenea utilizate, dar ultimele
două sunt destul de rare și utilizate doar în c ircumstanțe speciale.

Fig.4.4.Detector de temperatur ă cu rezistent ă.[5]

Intervalul de temperatură al unui Platinum RTD este de obicei între -270 ° C și + 850 ° C.
Asta e o gamă mult mai mare decât cea a termistorului. Există multe RTD -uri de platină d isponibile
care au adoptat IEC (International Electrotechnical Commission) sau DIN (Deutsche Institute
for Normung) standard care specifică o rezistență d e 100Ω la 0 ° C și o temperatură c oeficient de
0,00385 Ω / ° C. Precizia și deviația a facut la aparti a a două clase, clasa A și clasa B.

20

4.6.Termocupluri.

Termocuplul este un dispozitiv extrem de versatil, deoarece măsura rea temperaturii are loc
doar pe suprafața reală dintre cele două metale, zona de măsurare poate fi ajustata in funtie de
cerintele utilizatorului.

Cele mai multe termocupluri sunt făcute astăzi din două bucăți de sârmă diferite, sudate
împreună într -o talon. Această intersecție poate fi mai mare sau mica, după cum doriți, selectând
firul de dimensiuni adecvate, termocuple pot fi create prin conectarea fizică a celor două metale
împreună, precum și prin sudarea acestora. Singura cerință este ca cele două metale să fie în contact
fizic bun. Dacă cineva nu este atent la izolarea firelor, un loc de izolație lipsă poate deveni r apid
noul termocuplu, in detrimentul celui dorit.

Termocuplurile vin într -o mare varietate de materiale, fiecare pereche de materiale are
caracteristici diferite de temperatură și tensiune. Tensiunea produsă de termocuplul este întotdeauna
mica, în domen iul milivoltilor, și este neliniară . Derivarea temperaturii de la tensiunea produsă la
ieșirea se face printr -o formulă curbă polinomică din care rezulta temperatura reală.

Termocuplurile și firele vin într -o varietate de pachete și izolații pentru a i ndeplini cerintele
specifice aplicatiei. Termocuplul propriu -zis nu este decât o bara de suduta la capătul din cele două
materiale. Acestea pot fi extrem de mici, cu cel mai mic termocuplu având în jur de 0.001" în
diametru. Acest lucru poate crea un micr o termocuplu cu un timp de răspuns sub 0,05 secunde.
Timpul de răspuns al unui termocuplu este definit ca timpul necesar pentru a ajunge la 62,3% dintr –
o schimbare instantanee a temperaturii.

În plus față de o varietate de materiale și dimensiuni, există o gamă largă de culori. Fiecare
culoarea corespunde unui anumit tip de termocuplu. În sârmă duplex roșu colorat izo lația este
întotdeauna negatiav ă.

Acuratețea termocuplelor se bazează pe puritatea sârmei și a joncțiunii de sârmă. În anii
precedenți ter mocuplurile au fost sudate folosind o baie de mercur. Acest lucru a fost înlocuit cu
cele de carbon care funcționează sub gaz inert. Fiecare tip de fir are propriile limite de eroare pe
baza abaterilor de materiale. Există, de asemenea, fire speciale dispo nibile care au fost fabricate și
testate la compoziții mult mai stricte.

21

4.7.Senzorii non -contact.

Categoria de senzori de temperatură non -contact include o mare varietate de dispozitive în
general optice. Toate acestea funcționează pe o a numit domeniu de măsurare a transferului termic
prin radiație. În general, toate lucrurile radiază căldura, aceasta putand fi detectată ca o radiație din
dispozitiv. Prin măsurarea acestei radiații, puteți determina temperatura dispozitivului, nu numai de
la o distanță de câțiva milimetri, dar și de la , teoretic, milioane de ani lumină distanță.

Dacă doriți să măsurați în mod eficient al unei bucăți de oțel ieșind dintr -un cuptor, probabil
că nu va intereseaza ce temperatură exactă are pe intreaga supraf ață. O temperatură generală a
bucății va fi probabil adecvată. Pentru asta folosim un dispozitiv de citire pe un singur punct.

Acest tip de dispozitiv funcționează permițând radiației sa loveasc ă un element sensibil în
infraroșu. Radiația este îndreptată spre acest element printr -un sistem simplu de lent ile. Aceste
lentile pot focaliz ă radiațiile dintr -un loc mic aflat la sute de metri distanță sau o zonă mare aflat ă
foarte aproape.

Aceste sisteme necesită anumite cunoștințe despre materialul pe care îl masori. Emisivitatea
materialului este acel numărul între 0 și 1 care ține cont de lungimea de undă, frecvența de undă,
transmisivitate, absorbție, coeficient de absorbție etc. Această emisivitate este denumită emisivitate
spectrală. Pentru a obține o cit ire precisă trebuie sa cunosti aceasta valoare. Un termometru ca
aceste este aproape mereu necesar cand se indeplinesc urmatoarele conditii:

A) obiectivul de interes este de așteptat să fie semnificativ mai fierbinte decât împrejurimile
acestuia (și nu ex istă altă sursă de radiație IR, cum ar fi lumina soarelui, lampa cu arc sau radiația
cu lampă de cuarț etc.)

B) atunci când sunteți în mod rezonabil încrezător că știți valoarea emisivității spectrale a obiectului
(bineînțeles în banda de răspuns a termometrului).

Radiația termică din împrejurimi va fi reflectată din obiectul de măsurat, in absenta unor
conditi i neobișnuite, în termometrul IR. Acea rezultă că senzorul citește o temperatură ridicată
(magnitudinea erorii depinde de mai mulți factori, dintre care este reflectarea obiectului și a
diferenței de temperatură între obiect și împrejurimile acestuia).

22

4.8.Senzorul de temperatura DS 1820

Senzorul DS 1820 este produs de Dallas Semiconductor, de unde îi vine și
denumirea (DS) și este un senzor de temperatură foarte precis. DS -ul folosește pentru fiecare
senzor un cod pentru indentificarea adresei, adresă cu care senzori fac legătură cu
microcontro lerul. Acest cod al senzorului îl conține RAM -ul propriu.

Principalele caracteristici:
 are o rezoluție de 9 biți
 convertește temperatura in maxim 750 ms
 măsoară temperaturi de la -55oc pana la +125 oc
 eroarea in intervalul -10 oc; +85 oc este de doar +-0,5 grade C
 tensiunea de la care funcționaeză este de 3V pană la 5,5V
 nu necesită componente externe
 caracteristică mai importantă al acestui senzor ar fi că se poate lega mai mulți senzori pe un
singur fi r

Înaintea pornirii termometrului digital trebuie să cunoaștem adresele DS -urilor. Ca
să aflăm aceste adrese tr ebuie luat fiecare senzor, pe r ând, și să -l conectăm la termometru. Pe
ecranul termometrului va apărea un cod, acest cod va fi adresa DS -ului. Senzori trebuiesc
legați separat, dacă îi legăm împreună nu o să mai putem citii adresele lor.După ce am găsit
adresele DS -urilor trebuie să le transformăm într-un cod mașină. Acest cod mașină este
transformat într-un cod al microcontrolerului.

DS-ul are un număr total de 3 pini, dar sunt și DS -uri cu 8 pini, între cele două nu
există diferență de caracteristici ci doar de capsulă.

Fig.4.5.Senzorul Dallas. [6]

Pin număr 1 GND: GROUND (împământare)
Pin număr 2 DQ: Data IN/OUT (intrare / ieșire)
Pin număr 3 VDD: Power Supply Voltage (sursă de tensiune)

23

CAP.V.Moto rul

5.1.Introducere.

Un motor electric (sau electromotor) este un dispozitiv electromecanic ce transformă energia
electrică în energie mecanică. Transformarea în sens invers, a energiei mecanice în energie
electrică, este realizată de un generator electric. Nu există diferențe de principiu semnificative între
cele două tipuri de mașini electrice, același dispozitiv putând îndeplini ambele roluri în situații
diferite.

Majoritatea motoarelor electrice funcționează pe baza forțelor electroma gnetice ce
acționează asupra unui conductor parcurs de curent electric aflat în câmp magnetic. Indiferent de
tipul motorului, acesta este construit din două părți componente: stator și rotor. Statorul este partea
fixă a motorului, în general exterioară, ce include carcasa, bornele de alimentare, armătura
feromagnetică statorică și înfășurarea statorică. Rotorul este partea mobilă a motorului, plasată de
obicei în interior. Este format dintr -un ax și o armătură rotorică ce susține înfășurarea rotorică. Între
stator și rotor există o porțiune de aer numită întrefier ce permite mișcarea rotorului față de stator.
Grosimea întrefierului este un indicator important al performanțelor motorului.

Motoarele pot fi i:
a)Motoare de curent continuu;
b)Motoare de curent al ternativ;

5.2.Motoarele de curent continuu

Istoria va recunoaște rolul vital jucat de motoarele de c.c. în dezvoltarea sistemele
industriale de transmisie de putere. Mașinăria a fost primul dipozitiv practic care transformara
energia electrica în putere mecanică (și invers în generator). Caracteristici de operare inerente,
performante flexibile si eficiența ridicată au încurajat utilizarea pe scară largă a motoarelor de c.c.
în mai multe tipuri de aplicații industriale.

24

Dezvoltarea ult erioară a motorului de c.a. și, mai recent, a celui elect ronic cu frecvența
variabila a îndepartat motorul de c.c. înt r-o anumită măsură, în special în intervalele de putere mai
mici. Cu toate acestea, avantajele asociate cu acest model stabil și relativ s implu de controlat; a
facut ca acesta sa ramana utilizat. În forma cea mai simplă, viteza este aproximativ proporțională cu
tensiunea armăturii, cuplul la curentul din armatură, și există o relație one -to-one cuplul la pornire și
curentul de pornire.

Motorul de c.c. modern este sub comanda unui tiristor și cu protecție sofisticată, acesta
continuand să ofere o performanță robustă la viteze variabile. În multe aplicații exigente, cum ar fi
platformele de testare de înaltă performanță și pentru masinariile de imprimare industriala a hârtie,
pentru industria de mare viteza în confectionarea metalelor și plasticicelor, motorul de c.c. cu
tiristor o sa mai fie probabil folosit pentru o durata considerabile timp, în special unde el există deja.

Mașinariile d e c.c. și servo driverele bazate pe te hnologia Mosfet chopper continu ă să ofere
performante bune, la un cost re lativ redus la un rating de pan ă la aproximativ 5kW.

Introducerea și dezvoltarea dispozitivelor electronice cu viteza variabil ă conti nuă să
stimuleze in tens dezvoltarea motoarelor, at ât cele de c.c. c ât si de c. a. Prin urmare performantele
amândurora sunt extinse, motorul de c.c. va continua cel mai probabil sa fie f olosit in industria
specializat ă in viitorul apropiat.

Majoritatea motoarelor c.c. standard, at ât cu camp magnetic cât si cu magnet permanent, au
început s a fie concepute sa se foloseasc ă de avantajul oferit de sursele de curent alternativ. P ătrate,
și facute cu c adru laminat complet permite o înaltime minima a centrului arborelui, pentru a permite
o anumita putere și a micsora pierderile magnetice, care la randul sau, îmbunatatesc foarte mult
capacitatea de comutare.

În ultimii ani, utilizarea motoarelor cu magnet permanent, a devenit un lucru obișnuit în
aplicațiile cu scop gener al. În acest design, magneții permanenți conectați în cadrul motorului
înlocuiesc dispozitivele convenționale. Magneții au o față curbată pentru a oferi un decalaj constant
al aerului la armatur ă.

25

Motorul de c.c funcționează prin interac țiunea dintre conductorii care transportă curentul și
câmpurile electromagnetice. Cu toate acestea, așa cum sa demonstrat că tensiunea terminală a unei
bobine simple care se rotește într -un câmp magnetic este sinusoidal, urmează ca cuplul produs într –
un as tfel de aranjament sa fi, de asemenea, sinusoidal în natură.

O caracteristică importantă a motoarelor de c.c. industriale este comutatorul. Acesta este un
dispozitiv mecanic care comută polaritatea bobinei rotative la o poziție mecanică fixa în rotația s a.

Înfășurarea rotorică parcursă de curent va avea una sau mai multe perechi de poli magnetici
echivalenți. Rotorul se deplasează în câmpul magnetic de excitație până când polii rotorici se
aliniază în dreptul polilor statorici opuși. În același moment, colectorul schimbă sensul curenților
rotorici astfel încât polaritatea rotorului se inversează și rotorul va continua deplasarea până la
următoarea aliniere a polilor magnetici.

Pentru acționări electrice de puteri mici și medii, sau pentru acționări ce nu necesită câmp
magnetic de excitație variabil, în locul înfășurărilor statorice se folosesc magneți permanenți.

Turația motorului este proporțională cu tensiunea aplicată înfășurării rotorice și invers
proporțională cu câmpul magnetic de excitație. Tur ația se reglează prin varierea tensiunii aplicată
motorului până la valoarea nominală a tensiunii, iar turații mai mari se obțin prin slăbirea câmpului
de excitație. Ambele metode vizează o tensiune variabilă ce poate fi obținută folosind un generator
de curent continuu (grup Ward -Leonard), prin înserierea unor rezistoare în circuit sau cu ajutorul
electronicii de putere (redresoare comandate, choppere).

Cuplul dezvoltat de motor este direct proporțional cu curentul electric prin rotor și cu
câmpul magnet ic de excitație. Reglarea turației prin slăbire de câmp se face, așadar, cu diminuare a
cuplului dezvoltat de motor.

La motoarele serie același curent străbate înfășurarea de excitație și înfășurarea rotorică. Din
această considerație se pot deduce două caracteristici ale motoarelor serie: pentru încărcări reduse
ale motorului, cuplul acestuia depinde de pătratul curentului electric absorbit; motorul nu trebuie
lăsat să funcționeze în gol pentru că în acest caz valoarea intensității curentului electric a bsorbit este
foarte redusă și implicit câmpul de excitație este redus, ceea ce duce la ambalarea mașinii până la
autodistrugere. Motoarele de curent continuu cu excitație serie se folosesc în tracțiunea electrică
urbană și feroviară (tramvaie, locomotive).

26

Schimbarea sensului de rotație se face fie prin schimbarea polarității tensiunii de alimentare,
fie prin schimbarea sensului câmpului magnetic de excitație. La motorul serie, prin schimbarea
polarității tensiunii de alimentare se realizează sc himbarea sensului ambelor mărimi și sensul de
rotație rămâne neschimbat. Așadar, motorul serie poate fi folosit și la tensiune alternativă, unde
polaritatea tensiunii se inversează o dată în decursul unei perioade. Un astfel de motor se
numește motor unive rsal și se folosește în aplicații casnice de puteri mici și viteze mari de rotație
(aspirator, mixer).

Fig.5.1.Motor de c.c. [9]

1-colector
2-perii
3-miez rotoric
4-poli
5-bobina polară
6- carcasă
7- scut portlagar
8- ventilator
9- bobinaj rotoric

27

5.3.Motoarele de curent alternativ.

Motoarele asincrone se construiesc pentru o gamă foarte largă de puteri (de la ordinul
unităților de W până la ordinul zecilor de MW), pentru tensiuni joase (s ub 500V) și tensiuni medii
(3 kV, 6 kV sau 10 kV) și având turația sincronă la frecventa f = 50Hz egală în mod uzual cu n =
500, 600, 750, 1000, 1500 sau 3000 rot/min, în funcție de numărul de perechi de poli.

Principalele avantaje ale motoarelor asincro ne față de alte tipuri de motoare electrice sunt:

 simplitate constructivă;
 preț de cost redus;
 siguranța mare în exploatare;
 performante tehnice ridicate (cuplu mare de pornire, randament ridicat);
 stabilitate în funcționare, exploatare, manevrare și întreținere simplă;
 alimentare direct de la rețeaua trifazată de c.a.;

Dintre principalele dezavantaje putem enumera:

 șoc mare de curent la pornire;
 factor de putere relativ scăzut;
 caracteristica mecanică dură;

Regimul de generator al mașinii asincrone este mai rar folosit datorită puterii reactive (de
magnetizare) relativ mare pe care mașina trebuie s -o ia de la rețea. În acționările electrice, în cazuri
speciale, mașina asincronă poate funcționa pentru scurtă durată și în regimul de frâna ele ctrică.

În acționările electrice, în cazuri speciale, mașina asincronă poate funcționa pentru scurtă
durată și în regimul de frâna electrică

Statorul mașinii asincrone joacă rolul de inductor. În stator se obține un câmp magnetic
învârtitor, pe cale e lectrică, cu ajutorul unei înfășurări trifazate parcurse de curenți alternativi
trifazați, înfășurare așezată în crestături.

Din punct de vedere constructiv, statorul are forma unui cilindru gol realizat din tole de oțel
electrotehnic de 0,5 mm grosime, izolate între ele cu lac izolant sau oxizi ceramici.

28

Crestăturile se obțin prin stanțarea tolelor înainte de împachetarea miezului și pot fi
semiînchise sau deschise. Crestăturile semiînchise prezintă avantajul unui flux de dispersie mai
redus, dar înfășurarea trebuie realizată din conductor rotund și introdusa fir cu fir, neputând fi
realizată afară pe șablon. Crestăturile semiînchise se utilizează la mașini de puteri mici. Crestăturile
deschise permit realizarea înfășurării afară pe șablon dar prez intă un flux de dispersie mai mare. Se
utilizează la mașini de puteri mari.

Rotorul mașinii asincrone joacă rolul de indus având formă unui cilindru plin realizat din
tole din oțel electrotehnic de 0,5 mm, izolate sau neizolate. La periferia rotorului s e afla crestături
realizate tot prin stanțare, în care se introduce înfășurarea rotorica.

Dacă mașina asincronă este cu rotorul bobinat, atunci înfășurarea rotorica este de tipul
înfășurărilor de c.a. trifazate, cu pas diametral, într -un strat sau în do uă straturi. Crestăturile în acest
caz sunt semiînchise având de obicei formă de pară.

Dacă mașina este cu rotorul în scurtcircuit, atunci înfășurarea rotorica este de tipul colivie
realizată prin turnare din bare de Cu sau Al scurtcircuitate la capete d e două inele din același
material . Turnarea coliviei se face prin injecție direct în crestăturile rotorice, acestea fiind de data
aceasta închise sau semiînchise.

La mașini de puteri mai mari pentru reducerea curentului de pornire se folosesc colivii c u
bare înalte sau duble colivii. Colivia superioară are secțiunea mai mică și deci rezistenta ohmică mai
mare dar reactanța este mai mică. Ea joacă rolul de înfășurare de pornire limitând curentul de
pornire care având frecventa relativ mare nu permite flu xului magnetic inductor să pătrundă în
adâncimea rotorului până la colivia inferioară.

Odată mașina pornită frecventa curentului rotoric scade fluxul inductor pătrunde mai adânc
în rotor îmbrățișând colivia care având secțiunea mai mare va avea reziste nta ohmică mai mică,
reactanța relativ mare iar curentul va circula preponderent prin ea. Din acest motiv se mai numește
și colivie de lucru.

În cazul mașinii cu rotorul bobinat, capetele înfășurării rotorice sunt scoase în exterior cu
ajutorul unor cont acte alunecătoare compuse din trei inele de bronz solidare cu rotorul pe care
aluneca perii din bronz grafitat fixate și izolate față de carcasa mașinii. Ventilația înfășurării
statorice se realizează de obicei la puteri mici și medii cu ajutorul ventilato rului axial montat pe
axul mașinii, iar ventilația înfășurării rotorice se realizează cu ajutorul aripioarelor de pe inelele de
scurtcircuitare care se toarnă odată cu colivia.

29

Carcasa se execută din aluminiu sau fonta prin turnare. Carcasa poa rta tălpile de fixare ale
mașinii, inelul de ridicare, cutia de borne, plăcută indicatoare și scuturile frontale. În scuturi se
montează lagărele (rulmenții) pe care se sprijină axul mașinii.

La mașina asincronă cu inele, unul din scuturile frontale sus ține portperiile, împreuna cu
periile de contact și dispozitivul de ridicare a periilor și scurtcircuitare a inelelor (dacă există).
Carcasa susține miezul statorului împreuna cu înfășurarea să și asigură posibilitatea de centrare față
de rotor.

Întrefie rul este spațiul liber rămas între miezul feromagnetic al rotorului și miezul statoric.
Lățimea întrefierului la mașina asincronă se considera constantă (se neglijează deschiderea
crestăturilor) și are o valoare foarte mică (0,1…2mm) în vederea obținerii u nui curent de
magnetizare cât mai redus, respectiv a unui factor de putere ridicat.

5.4.Pompe de caldura

O pompă de căldură este o instalație care, consumând lucru mecanic, transferă căldură de la
un mediu de temperatură mai joasă (mai rece) la al tul de temperatură mai înaltă (mai cald).
Cantitatea de căldură transmisă mediului cald este mai mare decât lucrul mecanic consumat. Aceste
instalații se folosesc în general pentru încălzire.

În conformitate cu principiul al doilea al termodinamicii, căl dura nu poate “curge” spontan
dintr -o locație mai rece într -o zonă mai caldă; lucru mecanic este necesar pentru a realiza acest
lucru.

Având în vedere că pompa de căldură sau frigiderul utilizează un anumit lucru mecanic
pentru a muta lichidul refrigera nt, cantitatea de energie depusă pe partea de cald este mai mare
decât cea luată din partea rece.

30
Cele mai întâlnite pompe de căldură funcționează prin exploatarea proprietăților fizice ale
unui fluid cunoscut sub denumirea de "agent frigorific" atunci când acesta trece prin procese de
evaporare și de condensare.

Fig.5.2.Schema unui ciclu de fu nționare a unei pompe de caldur ă [10]

1-condensator
2-supapa de expansiune
3-evaporator
4-compresor

Fluidul de lucru, în stare gazoasă, este sub presiune și circulat prin sistem prin intermediul
unui compresor. La ieșirea din compresor, gazul acum fierbinte și sub presiune mare este răcit într –
un schimbător de căldură numit "condensator", pân ă când condensează într -un lichid aflat la o
presiune mare și o temperatură moderată.

Agentul frigorific condensat trece apoi printr -un dispozitiv de scădere a presiunii ca o
supapă de expansiune, un tub capilar, sau eventual un dispozitiv extractor de lucru mecanic, cum ar
fi o turbină. După acest dispozitiv, lichidul refrigerant aflat acum într -o stare quasi -lichidă trece
printr -un alt schimbător de căldură numit "evaporator" în care agentul refrigerant se evaporă prin
absorbție de căldură. Fluidul rev ine astfel la compresor și ciclul se repetă.

Într-un astfel de sistem este esențial ca agent frigorific ajungă la o temperatură suficient de
mare atunci când comprimat, deoarece conform legii a doua a termodinamicii caldura nu poate
curge dintr -un mediu rece la unul mai cald. Practic, acest lucru înseamnă că agentul frigorific
trebuie să ajungă la o temperatură mai mare decât cea ambientală în jurul schimbătorul de căldură
din partea de presiune inaltă.

În mod similar, lichidul trebuie să ajungă la o t emperatură suficient de scăzută după
expansiune pentru a putea absorbi energie termică din mediul rece, adică lichidul trebuie să fie mai
rece decat mediul înconjurător schimbătorului de căldură din partea de joasă presiune.

31

CAP.VI .Scada

6.1.Introducere

Termenul SCADA reprezintă controlul supervizarii și achiziția de date. Un sistem SCADA
este un sistem comun de automatizare a proceselor care este folosit pentru a colecta date de la
senzori și instrumente localizate în locații îndepărtat e și pentru a transmite și afișa aceste date într –
un loc central pentru control sau monitorizare. Datele colectate sunt de obicei vizionate pe unul sau
mai multe computere gazdă SCADA situate pe site -ul central sau master. Un sistem SCADA poate
monitoriza și controla sute de mii de puncte I / O.

O aplicație tipică SCADA pentru apă ar fi monitorizarea nivelelor de apă în diferite surse de
apă, cum ar fi bazinele și rezervoarele și când nivelul apei depășește un prag prestabilit, activați
sistemul de pomp e pentru a deplasa apa în tancuri cu niveluri reduse ale rezervoarelor. Semnalele
analogice ce pot fi monitorizate și controlate de sistemele SCADA sunt nivelurile, temperaturile,
presiunile, debitul și viteza motorului.

De obicei există un alt strat d e echipamente între senzorii de la distanță și instrumentele și
computerul central. Senzorii au de obicei I / O digital sau analog și aceste semnale nu sunt într -o
formă care poate fi ușor comunicată pe distanțe lungi. Echipamentul intermediar este utiliza t pentru
a digitaliza apoi împacheteze semnalele senzorilor astfel încât acestea să poată fi transmise digital
printr -un protocol de comunicații industriale pe distanțe lungi către amplasamentul central.

SCADA se referă, în general, la sistemele de cont rol industrial (ICS): sisteme informatice
care monitorizează și controlează procesele industriale, infrastructurale sau bazate pe instalații,
după cum urmează:

• Procesele industriale includ cele de fabricație, producție, producție de energie, fabricare și
rafinare și pot funcționa în moduri continue, repetitive sau discrete.

• Procesele de infrastructură pot fi publice sau private și includ tratarea și distribuția apei,
colectarea și tratarea apei uzate, conductele de petrol și gaze, transmisia și di stribuția energiei
electrice, parcurile eoliene, sistemele de sirenă pentru apărare civilă și sistemele de comunicații
mari.

• Procesele instalațiilor apar atât în instalațiile publice, cât și în cele private, inclusiv
clădirile, aeroporturile, navele ș i stațiile spațiale.

32

6.2.Interfața om -mașină

Fig.6.1. Un exemplu de interfața om -masina. [11]

O interfață om -mașină sau HMI este aparatul care prezintă datele procesului unui operator
uman și prin care operatorul uman cont rolează procesul.

Un HMI este, de obicei, legat de bazele de date și programele software ale sistemului
SCADA, pentru a furniza informații de trend, diagnostic și informații de management, cum ar fi
procedurile de întreținere programate, informații logis tice, scheme detaliate pentru un anumit senzor
sau mașină și ghiduri de depanare a sistemelor expert. Sistemul HMI prezintă, de obicei, informația
personalului de operare grafic, sub forma unei diagrame mimice. Aceasta înseamnă că operatorul
poate vedea o reprezentare schematică a instalației care este controlată.

De exemplu, o imagine a unei pompe conectate la o țeavă poate indica operatorului că
pompa funcționează și cât de mult lichid pompează prin țeavă în acest moment. Operatorul poate
apoi să opre ască pompa. Software -ul HMI va arăt ă debitul fluidului în conducta scăzând în timp
real. Diagramele mimetice pot const ă în grafică liniară și simboluri schematice care reprezintă
elemente de proces sau pot fi compuse din fotografii digitale ale echipamentu lui de proces care se
suprapun cu simboluri animate.

33

Pachetul HMI pentru sistemul SCADA include de obicei un program de desen pe care
operatorii sau personalul de întreținere a sistemului îl folosesc pentru a schimba modul în care
aceste pun cte sunt reprezentate în interfață. Aceste reprezentări pot fi la fel de simple ca o lumină de
semnalizare pe ecran, care reprezintă starea unei lumini de trafic efective în teren sau complexă ca
un afișaj multi -proiector reprezentând poziția tuturor ascen soarelor într -un zgârie -nori sau în toate
trenurile pe o cale ferată.

O parte importantă a majorității implementărilor SCADA este manipularea alarmei.
Sistemul monitorizează dacă anumite condiții de alarmă sunt îndeplinite, pentru a determina când a
apărut un eveniment de alarmă. Odată ce a fost detectat un eveniment de alarmă, se iau una sau mai
multe acțiuni (cum ar fi activarea unuia sau mai multor indicatori de alarmă și, probabil, generarea
de e-mail sau de mesaje text astfel încât administratorii sa u operatorii SCADA la distanță să fie
informați).

În multe cazuri, operatorul SCADA poate fi nevoit să recunoască evenimentul de alarmă;
Acest lucru poate dezactiva indicatorii de alarmă, în timp ce alți indicatori rămân activi până când
condițiile de a larmă sunt șterse.

Condițiile de alarmă pot fi explicite – de exemplu, un punct de alarmă este un punct de stare
digitală care are valoarea NORMAL sau ALARM care este calculată printr -o formulă bazată pe
valorile din alte puncte analogice și digitale sau implicită: sistemul SCADA ar putea fi automat Să
monitorizeze dacă valoarea într -un punct analogic se află în afara valorilor limită superioare și
inferioare asociate cu acel punct.

Exemple de indicatori de alarmă includ o sirenă, o fereastră pop -up pe ecran sau o zonă
colorată sau intermitentă pe ecran (care ar putea acționa în mod similar cu lumina "rezervor de
combustibil gol" într -o mașină); În fiecare caz, rolul indicatorului de alarmă este de a atrage atenția
operatorului asupra acelei părți a sist emului "în stare de alarmă", astfel încât să se poată acționa
corespunzător.

La proiectarea sistemelor SCADA, este necesară îngrijirea pentru a face față unei cascade
de evenimente de alarmă care apar într -un timp scurt, în caz contrar cauza de bază (ca re ar putea să
nu fie cel mai timpuos eveniment detectat) se poate pierde în zgomot. Din păcate, atunci când este
folosit ca un substantiv, cuvântul "alarmă" este folosit destul de slab în industrie; Astfel, în funcție
de context, ar putea însemna un punct de alarmă, un indicator de alarmă sau un eveniment de
alarmă.

34
6.3.Terminalul la distanță

O unitate terminală la distanță (RTU) este un dispozitiv electronic controlat cu
microprocesor care interfațează obiecte din lumea fizică cu un sistem de control distribuit sau
SCADA prin transmiterea datelor de telemetrie către sistem și prin utilizarea mesajelor de la
sistemul de supraveghere pentru controlul obiectelor conectate. Un alt termen care poate fi folosit
pentru RTU este unitatea de telemetrie de la distanță, termenul comun de utilizare variază în general
în funcție de domeniul de aplicare.

Un RTU monitorizează parametrii digitali și analogi ai câmpului și transmite date către
stația centrală de monitorizare. Un RTU poate fi interfațat cu st ația centrală cu diferite mijloace de
comunicare (de obicei seriale (RS232, RS485, RS422) sau Ethernet). RTU poate suporta
protocoalele standard (Modbus, IEC 60870 -5-101/103/104, DNP3, IEC 60870 -6-ICCP, IEC 61850
etc.) pentru a interfața cu orice software terță parte.

În unele aplicații de control, RTU -urile conduc relee de capacitate ridicată la o placă de
ieșire digitală (sau "DO") pentru a porni și opri aparatul în câmp. Placa DO comută tensiunea la
bobina din releu, care închide contactele de curent î nalt, care completează circuitul de alimentare al
dispozitivului. Un RTU poate monitoriza intrări analogice de diferite tipuri, inclusiv 4 până la 20
miliamperi (4 -20 mĂ), 0 -10 V, -2,5 până la 2,5 V, 1 -5 V etc.; Sistemul RTU sau gazdă transferă
apoi aceste date brute în unitățile corespunzătoare, cum ar fi galoane de apă rămase sau temperatura
înainte de a prezentă datele către utilizator prin HMI. RTU -urile diferă de controlerele logice
programabile (PLC -uri) prin faptul că RTU -urile sunt mai potrivite pen tru telemetria geografică
largă, adesea prin comunicații fără fir, în timp ce PLC -urile sunt mai potrivite pentru controlul local
(plante, linii de producție etc.) Control. Instrumentul de programare IEC 61131 este mai popular
pentru utilizarea cu PLC -uri, în timp ce RTU utilizează adesea unelte de programare proprietare.

RTU -urile moderne sunt de obicei capabile să execute automat programe simple fără a
implica computerele gazdă ale sistemului DCS sau SCADĂ pentru a simplifica desfășurarea și
pentru a fu rniza redundanță din motive de siguranță. Un RTU într -un sistem modern de gestionare a
apei va avea în mod obișnuit un cod pentru a -și modifica comportamentul atunci când
comutatoarele de suprasolicitare fizică de pe RTU sunt comutate în timpul întrețineri i de către
personalul de întreținere. Acest lucru se face din motive de siguranță. O comunicare
necorespunzătoare între operatorii de sistem și personalul de întreținere ar putea determina
operatorii de sistem să permită în mod greșit alimentarea cu energi e a unei pompe de apă atunci
când este înlocuită, de exemplu.

35
6.4. Comparație cu alte sisteme de control.

RTU -urile, PLC -urile și DCS încep din ce în ce mai mult să se suprapună în responsabilități,
iar mulți furnizori vând RTU -uri cu caracteri stici PLC și invers. Industria să standardizat pe
limbajul funcțional IEC 61131 -3 pentru crearea de programe pentru a funcționa pe RTU și PLC,
deși aproape toți furnizorii oferă de asemenea alternative de proprietate și medii de dezvoltare
asociate. În plu s, unii furnizori oferă acum RTU -uri cu funcționalitate pre -definită, uneori cu
extensii PLC și/sau interfețe pentru configurare. Consultați managerul stației de pompare
MultiSmart pentru un exemplu de apă/apă uzată. Unii furnizori de RTU -uri au creat un G UI simplu
pentru interfețe grafice pentru a le permite clienților să -și configureze cu ușurință RTU -urile.
Câteva exemple sunt MoxGRAF de la produsele MOX pentru controlerul de teren MX602 și PC –
Link de la Promosys Technology pentru RTU -1, RTU -3 și RTU -8.

În unele aplicații dataloggerii sunt utilizați în aplicații similare.

Un controler programabil de automatizare (PAC) este un controler compact care combină
caracteristicile și capabilitățile unui sistem de control bazat pe PC cu cel al unui PLC tipic.
Modulele PAC sunt implementate în sistemele SCADĂ pentru a oferi funcții RTU și PLC. În multe
aplicații SCADĂ pentru stații electrice, "RTU distribuite" utilizează procesoare de informații sau
computere de stații pentru a comunica cu relee de protecție di gitale, PACS și alte dispozitive pentru
I/O și comunică cu masterul SCADĂ în locul unui RTU tradițional.

Aplicații:

• Monitorizarea la distanță a instrumentelor de la distanță și a gazelor, (platforme marine,
puțuri de petrol pe uscat).
• Rețele d e stații de pompare la distanță (colectarea apelor uzate sau pentru alimentarea cu
apă).
• Monitorizare și control hidrografic (alimentare cu apă, rezervoare, sisteme de canalizare).
• Sisteme de monitorizare a mediului (poluare, calitatea aerului, mon itorizarea emisiilor).
• Aplicații de monitorizare a amplasamentului minelor.
• Supravegherea protecției și logarea datelor din rețeaua de transmisie de putere
• Echipamente de trafic aerian, cum ar fi mijloace de navigație (DVOR, DME, ILS și GP)
• Sirene de avertizare în aer, atât în controlul acestora, cât și în trimiterea datelor înapoi
pentru verificarea activării, probleme cu sirena sau alte date.

36
CAP.V II.Proiectare

7.1.Introducere .

Fig.7.1. Schema bloc.

 ARD – Arduino;
 ETH – Ethernet;
 T1, T2, T3, To, Ti – Temperaturile;
 Vo, Vi, Vr – Valvele;
 P1, P2 – Pompele;

Proiectul în sine se baseaza pe vizualizarea unui sistem termic prin intermediul MyScada și
comunicarea dintre acesta și placa arduino, care se face prin intermediul protocolului Mudbus, în
timp ce comunicarea de la placa Arduino la programul MyScada se face prin intermediul
standardului Ethernet.

Arduino a început în anul 2005. Cele mai multe plăci constau într -un microcontroler Atmel
AVR de 8,16 sau 32 de biți cu d iferite mărimi de memorie, pini și caracteristici.

37

Unul din motivele folosiri plăcii Arduino este faptul că acesta dispune de conectori standard,
care permit utilizatorului să conecteze plăcuța cu procesorul la diferite module interschimbabile
numite shield -uri.

Proiectul arduino oferă un mediu integrat de dezvoltare (IDE), care este o aplicație cross –
platform, scrisă în Java. Arduino IDE suporta limbajele de programare C și C++ folosind reguli
speciale de organizare a codului.

Pentru acest proiect folosesc placa Arduino Uno.

Fig.7.2. Placa Arduino Uno.

Ethernet -ul este un șir de standarde pentru cablare și semnalizare electrică ce permite
transmiterea datelor pe mai multe nivele fizice.

Sistemele care comunică prin Ethernet împart un flux de date în bucăți mai scurte
numite cadre. Fiecare cadru conține adrese de sursă și destinație și date de verificare a
erorilor, astfel încât cadrele deteriorate să poată fi detectate și eliminate. Cel mai adesea,
protocoalele de nivel superior declan șează retransmiterea cadrelor pierdute.

38

Stațiile Ethernet comunica prin trimiterea reciprocă a pachetelor de date: blocuri de date
trimise și livrate individual. Fiecare stație Ethernet are o adresă MAC de 48 de biți, aceaste sunt
utilizate pentru a specifica atât destinația cât și sursa fiecărui pachet de date.

Mudbus este o implementare simplă pentru plăcile Arduino a protocolului Modbus.

Modbus este un protocol publicat în 1979 pentru folosirea cu controlerele logice
programabile (PLC -uri). E ste unul din mijloacele mai comune de conectare a dispozitivele
electronice industriale.

Colecția de coduri funcționale al unei unități de date Modbus este codificată într -un octet.
Codurile valide sunt în intervalul de 1 -255 zecimal. Atunci când un mesa j este transmis de la un
client la un dispozitiv server, acesta înțelege ce acțiune trebuie efectuată.

Mesajul transmis de către client la server conține și alte informații suplimentare, cum ar fi
adresele discrete și de registru, cantitatea de elemente ce trebuiesc prelucrate și numărul de octeți de
date actuali.

În acest proiect el este folosit pentru comunicarea între MyScada și placa Arduino dar și
pentru comunicarea de la Arduino la diversele componente ce trebuiesc comandate.

În programul M yScada se pot observa 3 stări succesive în care se află sistemul termic, aceste
stări sunt:

A.Starea normală.
B.Starea de recirculare.
C.Starea de renormalizare.

39
7.2. Starea normală

Fig.7.3. Myscada imagine în starea normală.

Ti – temperatura la intrare;
To – temperatura la ieșire;
T1, T2, T3 – temperaturile pe parcursul sistemului;
Vi – valva de intrare;
Vo – valva de ieșire;
Vr – valvele de recirculare;
P1 – pompa principală;
P2 – pompă de recurculare;
B – boiler;

Starea norma lă este cea în care se afla inițial sistemul termic. În această stare agentul termic
străbate sistemul fără nicio abatere.

În această stare valvele de intrare (Vi) respectiv cea de ieșire (Vo) sunt deschise și în același
timp și pompa principală (P1) est e funcțională.

Temperaturile sunt reprezentate și se pot vedea pe program, iar cel mai important factor de
urmărit este temperatura la ieșire (To) deorece pentru ca sistemul să fie considerat în bună
funcționare aceasta nu trebuie să coboare sub o anumit ă limita prestabilita la creearea acestuia.

40
În privința executării comenzilor respective, folosind Mudbus, le putem iniția cu comenzile
următoare:

Pentru valva de intrare căreia îi corespunde poziția deschis (1):
– DigitalWrite (VALVA1, Mb. C [0]); //unde Mb. C [0] =1;
Pentru valva de ieșire căreia îi corespunde poziția deschis (1):
– DigitalWrite (VALVA2, Mb. C [1]); //unde Mb. C [1] =1;
Pentru valvele de recirculare cărora îi corespunda poziția închis (0):
– DigitalWrite (VALVA3, Mb. C [3]); //un de Mb. C [3] =0;
Pentru pompa principala căreia îi corespunde poziția deschis (1):
– DigitalWrite (POMPA1, Mb. C [4]); //unde Mb. C [4] =1;
Pentru pompa de recirculare căreia îi corespunde poziția închis (0):
– DigitalWrite (POMPA2, Mb. C [5]); //unde Mb . C [5] =0;

7.3.Starea de recirculare

Fig.7.4. Myscada imagine în starea de reciclare.

Ti – temperatura la intrare;
To – temperatura la ieșire;
T1, T2, T3 – temperaturile pe parcursul sistemului;
Vi – valva de intrare;
Vo – valva de ieșire;
Vr – valvele de recirculare;
P1 – pompa principală;
P2 – pompă de recurculare;
B – boiler;

41

În starea de recirculare temperatura la ieșire (To) este sub limita stabilită, declanșând
modificări la nivelul sistemului.

În această situație se închide atât pompa principală (P1), cât și valva de intrare (Vi) respectiv
cea de ieșire (Vo). Sistemul intrând în starea de recirculare odată cu deschiderea valvelor de
recirculare (Vr) și pornirea pompei de recirculare (P2).

Ca urmare al acestor modificări agentul termic va recircula în sistem până când temperatura
de la ieșire va reintra în parametri optimi.

În privința executării comenzilor respective, folosind Mudbus, le putem iniția cu comenzile
următoare:

Pentru valva de intrare căreia îi corespunde poziția închi s (0):
– DigitalWrite (VALVA1, Mb. C [0]); //unde Mb. C [0] =0;
Pentru valva de ieșire căreia îi corespunde poziția închis (0):
– DigitalWrite (VALVA2, Mb. C [1]); //unde Mb. C [1] =0;
Pentru valvele de recirculare cărora îi corespunda poziția deschis (1 ):
– DigitalWrite (VALVA3, Mb. C [3]); //unde Mb. C [3] =1;
Pentru pompa principala căreia îi corespunde poziția închis (0):
– DigitalWrite (POMPA1, Mb. C [4]); //unde Mb. C [4] =0;
Pentru pompa de recirculare căreia îi corespunde poziția deschis (1):
– DigitalWrite (POMPA2, Mb. C [5]); //unde Mb. C [5] =1;

7.4.Starea de renormalizare.

Fig.7.5. Myscada imagine în starea de renormalizare.

42
Ti – temperatura la intrare;
To – temperatura la ieșire;
T1, T2, T3 – temperaturile pe parcursul sistemului;
Vi – valva de intrare;
Vo – valva de ieșire;
Vr – valvele de recirculare;
P1 – pompa principală;
P2 – pompă de recurculare;
B – boiler;

Starea de renormalizare este cea în care temperatura la ieșire (To) urcă la limita stabilită
urmând ca sistemul să reint re în starea de buna funcționare.

Această stare sistemul reintra în situația originală, atât valvele de recirculare (Vr) cât și
pompa de recirculare (P2) vor fi închise, și se vor deschide valva de ieșire (Vo), cea de intrare (Vi)
șișe va reporni pompa p rincipală (P2).

Agentul termic va reveni la temperatura adecvată prin combinarea celui de la recirculare, cu
cel venit de la alimentare.

În privința executării comenzilor respective, folosind Mudbus, le putem iniția cu comenzile
următoare:

Pentru val va de intrare căreia îi corespunde poziția deschis (1):
– DigitalWrite (VALVA1, Mb. C [0]); //unde Mb. C [0] =1;
Pentru valva de ieșire căreia îi corespunde poziția deschis (1):
– DigitalWrite (VALVA2, Mb. C [1]); //unde Mb. C [1] =1;
Pentru valvele de r ecirculare cărora îi corespunda poziția închis (0):
– DigitalWrite (VALVA3, Mb. C [3]); //unde Mb. C [3] =0;
Pentru pompa principala căreia îi corespunde poziția deschis (1):
– DigitalWrite (POMPA1, Mb. C [4]); //unde Mb. C [4] =1;
Pentru pompa de recirc ulare căreia îi corespunde poziția închis (0):
– DigitalWrite (POMPA2, Mb. C [5]); //unde Mb. C [5] =0;

43

Concluzii le proiectului

În concluzie Scada este un program ce poate fi folosit cu succes in controlul si monitorizarea
instalațiilor termice.

Acesta ofer ă o interfa ța grafica u șor de folosit si eficienta in contruirea unor astfel de
sisteme, cu o gam ă largă de elemente și fun ții care vin in ajutorul proiectantului pentru diverse
situa ții specifice.

Folosind acest siste m putem vedea rezultate rapide la un cost redus, nu doar pentru o
instala ție termica dar și pentru alte intala ții, platforme sau sisteme ce necesit ă control și
monitorizare.

44

Bibliografie

[1]. Data Acquisition Handbook. Third Edition , Measurement Computing Corporation , 2004

[2]. Situl:http://documentslide.com/documen ts/sisteme -de-achizitie -a-datelordocx.html

[3]. Handbook of modern Sensors Pysic s, Designs, and Applications Third Edition , Jacob Fraden ,
2003

[4]. Situl:http://vega.unitbv.ro/~ogrutan/ti/cap10.pdf

[5]. Situl:https://web.mst.edu/~cottrell/ME240/Resources/Temperature/Temperature.pdf

[6]. Situl:http://midondesign.com/Documents/DS1820.PDF

[7]. The Control Techniques Drives and Controls Handbook Second Edition , Bill Drury , 2009

[8]. Situl:http://www.emie.ugal.ro/doc/me/Capitolul%203.pdf

[9]. Situl:http://users.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs%2011.pdf

[10]. Situl: https://ro.wikipedia.org/wiki/Pomp%C4%83_de_c%C4%83ldur%C4%83

[11]. Situl: https://en.wikipedia.org/wiki/SCADA

[12]. Scada: Supervisory Control and Data Acquisition Third Edition , Stuart A.Boyer, 2004

45

Anexe

#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <OneWire.h> //http://playground.arduino.cc/Learning/OneWire
#include <DallasTemperature.h>
#include <Mudbus.h> //https://code.google.com/p/mudbus/
#include <looper.h> //https://github.com/leomil72/looper

#define ONE_WIRE_BUS1 2
#define ONE_WIRE_BUS2 3
#define ONE_WIRE_BUS3 8
#define ONE_WIRE_BUS4 5
#define VALVA1 9

looper myScheduler;
OneWire ds1(ONE_WIRE_BUS1); //PIN data 1 wire
OneWire ds2(ONE_WIRE_BUS2); //PIN data 1 wire
OneWire ds3(ONE_WIRE_BUS3 ); //PIN data 1 wire
OneWire ds4(ONE_WIRE_BUS4); //PIN data 1 wire
Mudbus Mb;
DallasTemperature sensors1(&ds1);
DallasTemperature sensors2(&ds2);
DallasTemperature sensors3(&ds3);
DallasTemperature sensors4(&ds4);
uint8_t mac[] = { 0x00, 0xA2, 0xDA, 0x00, 0x51, 0x16 };
uint8_t ip[] = { 192, 168, 1, 110 };
uint8_t gateway[] = { 192, 168, 1, 254 };
uint8_t subnet[] = { 255, 255, 255, 0 };

void setup()
{
Serial.begin(9600);
sensors1.begin();
sensors2.begin();
sensors3.begin();
sensors4.begin();
Ethernet.begin(mac, ip, gateway, subnet);
myScheduler.addJob(readTemp,1000);
}

void loop()
{
myScheduler.scheduler();

46
Mb.Run();
}

void readTemp(void) {

union {
float celsius; // 32 biti
struct{
int low;
int high;
}numereintregi; // 2 varibile de tip intreg 16 biti
} temperatura;

sensors1.requestTemperatures();
temperatura.celsius = sensors1.getTempCByIndex(0);
Mb.R[0] = temperatura.celsius*100;
Mb.R[1] = temperatura.numereintregi.low;
Mb.R[2] = temperatura.numereintregi.high;

Serial.print(" Temperature 1 = ");
Serial.print(celsius);
Serial.println(" Celsius, ");
delay(5);
sensors2.requestTemperatures();
celsius = sensors2.getTempC ByIndex(0);
Serial.print(" Temperature 2 = ");
Serial.print(celsius);
Serial.println(" Celsius, ");
delay(5);
Mb.R[3]=celsius*100;
sensors3.requestTemperatures();
celsius = sensors3.getTempCByIndex(0);
Serial.print(" Temperature 3 = ");
Serial.print(celsius);
Serial.println(" Celsius, ");
delay(5);
Mb.R[4]=celsius*100;
sensors4.requestTemperatures();
celsius = sensors4.getTempCByIndex(0);
Serial.print(" Temperature 4 = ");
Serial.print(celsius);
Serial.println(" Celsius, ");

Mb.R[5]=celsius*100;

digitalWrite(VALVA1, Mb.C[0]);
Mb.R[6] = digitalRead(VALVA1);
digitalWrite(VALVA2, Mb.C[1]);
digitalWrite(VALVA3, Mb.C[3]);
digitalWrite(POMPA1, Mb.C[4]);
digitalWrite(POMPA2, Mb.C[5]);
} â