Utilizarea Automatelor Programabile In Controlul Proceselor
UTILIZAREAbAUTOMATELOR
PROGRAMABILE ÎN CONTROLUL PROCESELOR
CUPRINS
PARTEA I –STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRIILOR
CAPITOLUL I: INTRODUCERE ÎN AUTOMATE PROGRAMABILE
I.1. Istoria automatelor programabile
I.2. Prezentare automate programabile (PLC)
I.2.1. Definiția automatului programabil
I.2.2. Structura unui automat programabil
I.3. Unitatea centrală de procesare (CPU)
I.3.1. Memoria
I.3.2. Intrările automatului programabil
I.3.3. Ieșirile automatului programabil
I.3.4. Sursa de alimentare
I.3.5. Extensia numărului de intrări/ieșiri
I.4. Limbaje de programare ale automatelor programabile
I.4.1. Schema secvențială funcțională (Sequential Function Chart)
I.4.2. Schema bloc functională (Function Block Diagram)
I.4.3. Schema scară (Ladder Diagram)
I.4.4. Lista de instrucțiuni (Instruction List)
I.4.5. Textul structurat (Structured Text)
I.5. Clasificarea automatelor programabile
I.5.1. După principiul constructiv
I.5.2. În funcție de numărul de procesare din structură
I.5.3. După dimensiunea magitralei de date
I.5.4. Din punct de vedere structural
I.5.5. În funcție de dimensiuni
PARTEA A II A – CONTRIBUȚII PROPRII
CAPITOLUL II: PROIECTAREA UNUI SISTEM DE SEMAFORIZARE
FOLOSIND AUTOMATE PROGRAMABILE
II.1. De ce se utilizează automatele programabile (PLC-urile)?
II.2. Cum alegem un automat programabil (PLC)?
II.3. Instalarea unui automat programabil
II.3.1. Panoul /dulapul de automatizare
II.3.2. Instalarea unității centrale de procesare
II.3.3. Instalarea unității de extindere
II.3.4. Instalarea dispozitivelor de intrare/ieșire
II.3.5. Cablarea și conexiunile
II.4. Infrastructura de comunicație
II.4.1. Comunicații prin intrări/ieșiri
II.4.2. Comunicații seriale
II.4.3. Interfețe om–mașină (HMI – Human Machine Interface)
II.5. Ce este SCADA și la ce folosește?
II.6. Sistem de comandă automat a traficului rutier (semaforizare) folosind automate programabile (PLC) și monitorizarea cu ajutorul SCADA
II.6.1. Obiectivele studiului
II.6.2. Istoria semaforului
II.6.3. Cerințele de sistem și metodologia pentru sistemul de comandă a luminilor de trafic
II.6.4. Programul automatului programabil (PLC) pentru controlul luminlor de trafic
Concluzii
Capitolul I
INTRODUCERE ÎN AUTOMATE PROGRAMABILE
I.1.Scurt istoric
Echipamentele cu logică programată (ELP) sau automatele programabile (AP) sau programmable logic controllers (PLC) au fost inventate ca răspuns la nevoile industriei auto americane. Înainte de automatul programabil, controlul, succesiunea programului și interblocarea de siguranță pentru fabricarea automobilelor era realizat cu ajutorul releelor, cronometrelor și controlere buclă închisă. Când nevoile de producție s-au schimbat, același lucru s-a întamplat și cu sistemul de control. Acesta devine foarte scump când schimbarea este frecventă. Deoarece releele sunt dispozitive mecanice ele au o viață limitată ce necesită o respectare strictă a programelor de intreținere. Defecțiunile erau destul de problematice când atât de multe relee erau folosite. Imaginati-vă un panou de comandă a unei mașini ce include multe, poate sute sau mii de relee individuale. Dimensiunea poate întrece imaginația. Ce ziceți de legarea inițială de multe dispozitive ! Existau probleme ? Bineinteles !
In 1968 GM Hydramatic (divizia de la cutia de viteze automată de la General Motors) a emis o cerere cu propunerea de a înlocui panoul de relee cablate cu un dispozitiv electronic. Propunerea câștigătoare a venit de la Bedford Associates din . Rezultatul a fost primul automat programabil( PLC), desemnat 084 deoarece la Associates a fost al optzeci și al patrulea proiect. Bedford Associates început o nouă companie dedicată dezvoltării, producției, vânzării și întreținerea acestui nou produs: Modicon (Controler Modular Digital ). În 1973 Modicon lansează Modicon 184, a doua generație de automate programabile (PLC-uri).Unul dintre oamenii care au lucrat la acest proiect a fost Dick Morley, care este considerat a fi “tatăl” automatelor programbile ( PLC). Modicon a fost vândut în anul 1977 la Gould Electronics, și mai târziu achiziționat de compania germană AEG și apoi de compania franceză Schneider Electric, actualul patron.Unul dintre primele modele de automate programabile construit este si acum afișat la sediul Modicon în nordul Andover-ului, Massachusetts. El a fost prezentat la Modicon de GM atunci când unitatea s-a retras după aproape douăzeci de ani de servicii neîntrerupte.
Industria auto se numără în continuare pintre cei mai mari utilizatori de automate programabile (PLC). Automatele programabile ( PLC) sunt utilizate în multe industrii. Bine cunoscutele firme producatoare de automate programbile (PLC) sunt Siemens, Allen-Bradley ,ABB, Mitsubishi, Omron, și General Electric.
Fig:1.1.Primul automat programabil
La mijlocul anilor ’70 automatele programabile erau realizate în principal în tehnologia microprocesoarelor cu prelucrare pe bit, iar în 1973 au aparut primele protocoale de comunicație între automate. Primul astfel de sistem a fost Modbus de la Modicon. Automatele pot comunica cu alte automate programabile și puteau fi departe de mașinăria pe care o controlau. Puteau fi folosite de asemenea pentru a trimite și primi voltaje variate pentru a le permite să intre în lumea analogică. Din nefericire, lipsa standardizarii împreună cu tehnologia în continuă schimbare a făcut ca, comunicarea între automate să devină un coșmar de protocoale incompatibile și rețele fizice. Și totuși a fost o decadă foarte reușită pentru automatele programabile.
În anii ’80 au apărut primele automate cu microprocesoare cu prelucrare pe cuvânt, și de asemenea au apărut primele tendințe de standardizare a protocoalelor de comunicație. Tot în aceasta perioada s-a pus accentul pe reducerea dimensiunii automatelor programabile (PLC) și prin introducerea programării software simbolice, realizarea programelor putându-se realiza din ce în ce mai mult pe calculatoare personale în locul consolelor de programare dedicate, utilizate exclusive pentru programarea automatului programabil (PLC) pâna în acel moment.
În perioada anilor ’90 s-a pus un accent din ce în ce mai mare asupra standardizării atât a modurilor de programare cât si a protocoalelor de comunicație.
I.2. Prezentare automate programabile (PLC)
I.2.1.Definiția automatului programabil (PLC)
Automatele programabile sau programmable logic controllers (PLC) sunt echipamente care au mai multe intrări, prin intermediul cărora se interpretează stări logice „înalte”, respectiv „joase”, stări transmise de senzori și comutatoare. De asemenea, există mai mulți terminali de ieșire, prin intermediul cărora dispozitivul transmite semnale „înalte” sau „joase” către contactoare, motoare, lămpi, sau orice alte dispozitive ce pot fi controlate prin intermediul semnalelor de tip „închis/deschis” destinate conducerii automate a proceselor industriale.
Fig:1.2.Exemple de automate programabile
I.2.2.Structura unui automat programabil
Automatul programabil este compus in mare dintr-un procesor, memorie, si circuitele necesare pentru a receptiona datele. Putem considera automatul programabil ca fiind o cutie plină de sute sau chiar mii de relee, contoare, temporizatoare și depozite de date. Aceste contoare, temporizatoare, etc. chiar exista? Nu ele nu există fizic ci sunt mai degrabă simulate și pot fi considerate contoare, temporizatoare software. Aceste relee interne sunt simulate prin locațiile înregistri.
Automatele programabile (PLC) cuprind o gamă largă de dimensiuni, dar toate conțin șase componente de bază:
Figura: 1.3 Structura unui automat programabil
I.3.Unitatea centrală de procesare (CPU )
Procesorul, unitatea centrală de procesare, sau CPU este "creierul" unui automat programabil (PLC). Dimensiunea și tipul de processor( CPU) va determina lucruri cum ar fi: programarea funcțiilor disponibile, dimensiunea cererii logice disponibile,cantitatea de memorie disponibilă și viteza de prelucrare a informatiei. Procesorul sau unitatea cetrală de procesare efectuează o serie întreagă de rutine de verificare a stării tehnice a automatului programabil (PLC). Pentru semnalizarea diferitelor erori sau stări de funcționare,automatele programabile( PLC) sunt dotate cu diode luminiscente sau leduri.
Fig:1.4.Unitatea centrală de procesare
I.3.1.Memoria
Memoria este cea care stochează informații, programele și datele într-un automat programabil (PLC). Procesul de punere de noi informații într-o locație de memorie este numit scriere. Procesul de recuperare a informației dintr-o locație de memorie este numit citire
Înainte să fie scris în memorie, programul trebuie compiat, cu ajutorul altui program cu ajutorul căruia a fost scrisă logică automatizării în ladder diagram. Reprogramarea sau rescrierea memoriei se realizează cu ajutorul unui cablu serial.
Tipurile de memorie utilizate în automate programabile (PLC) sunt memorii numai pentru citire (ROM) și memorie cu acces aleatoriu (RAM). Memoria ROM poate fi citită, dar nu si scrisă. Memoria ROM este utilizată pentru a stoca date și programe care nu ar trebui modificate. De exemplu, programele de exploatare a automatelor programabile (PLC), sunt stocate în
Memoria RAM poate fi citită sau scrisă. Aceasta înseamnă că informațiile stocate într-o memorie RAM pot fi recuperate și/sau modificate. Limbajul de programare schema scară (ladder diagram) este stocată în memoria RAM. Atunci când o nouă schemă scară a programului este încarcată în memoria unui automat programabil (PLC), vechiul program care a fost memorat în aceleași locații scris este șters.
De capacitățile de memorare a automatelor programabile (PLC) știm că variază. Capacitățile de memorie sunt adesea exprimate în termeni de kilo-byte(K). Un byte este un grup de 8 biți. Un bit este o locație de memorie care poate stoca un număr binar care are valoarea de 1 sau 0. 1K de memorie înseamnă că există 1024 octeți de RAM. 16K de memorie înseamnă că există 16 x 1024 =16384 octeți de RAM..
Fig:1.5.Tpuri de memorie
I.3.2.Intrările automatului programabil
Un automat programabil (PLC) este un dispozitiv de control. Acesta are informații de la intrări și face ca deciziile de a energiza și dezenergiza ieșiri. Deciziile sunt făcute pe baza stărilor de intrări și ieșiri și scara logica programului care se execută.
Dispozitivele de intrare folosite cu un automat programabil (PLC) includ butoanele, comutatoarele limită, contacte releu, senzori foto, comutatoare de proximitate, senzori de temperatură, și altele. Aceste dispozitive de intrare poate fi de CA (curent alternativ) sau CC (curent continuu). Tensiunea de intrare poate fi ridicată sau scăzută. Semnalele de intrare pot fi digitale sau analogice. Diferite intrări necesită diferite module de intrare. Un modul de intrare oferă o interfață între dispozitivele de intrare și procesorul (CPU) automatului programabil (PLC), care utilizează numai o tensiune mică de curent continuu.
Funcția modulului de intrare este de a converti semnalele de intrare la tensiuni de CC care sunt acceptabile pentru procesor (CPU). Modulele de intrare standard includ 24 V CA, 48 V CA, 120 V CA, 220 V CA, 24 V CC, 48 V CC, 120 V C C , 220 V CC, și tranzistor- tranzistor cu logica (TTL) .
Fig 1.6.Principalele tipuri de elemente care se conectează la intrările automatelor programabile
I.3.3.Ieșirile automatului programabil
Dispozitivele comandate de un automat programabil (PLC) includ relee, alarme, bobine, ventilatoare, lămpi, motoare și altele . Aceste dispozitive pot cere niveluri diferite de tensiuni de CA sau CC . Deoarece semnalele procesate de automatul programabil(PLC) sunt la tensiuni de CC, este funcția modulului de ieșire a automatului programabil (PLC) de a convertchema scară (ladder diagram) este stocată în memoria RAM. Atunci când o nouă schemă scară a programului este încarcată în memoria unui automat programabil (PLC), vechiul program care a fost memorat în aceleași locații scris este șters.
De capacitățile de memorare a automatelor programabile (PLC) știm că variază. Capacitățile de memorie sunt adesea exprimate în termeni de kilo-byte(K). Un byte este un grup de 8 biți. Un bit este o locație de memorie care poate stoca un număr binar care are valoarea de 1 sau 0. 1K de memorie înseamnă că există 1024 octeți de RAM. 16K de memorie înseamnă că există 16 x 1024 =16384 octeți de RAM..
Fig:1.5.Tpuri de memorie
I.3.2.Intrările automatului programabil
Un automat programabil (PLC) este un dispozitiv de control. Acesta are informații de la intrări și face ca deciziile de a energiza și dezenergiza ieșiri. Deciziile sunt făcute pe baza stărilor de intrări și ieșiri și scara logica programului care se execută.
Dispozitivele de intrare folosite cu un automat programabil (PLC) includ butoanele, comutatoarele limită, contacte releu, senzori foto, comutatoare de proximitate, senzori de temperatură, și altele. Aceste dispozitive de intrare poate fi de CA (curent alternativ) sau CC (curent continuu). Tensiunea de intrare poate fi ridicată sau scăzută. Semnalele de intrare pot fi digitale sau analogice. Diferite intrări necesită diferite module de intrare. Un modul de intrare oferă o interfață între dispozitivele de intrare și procesorul (CPU) automatului programabil (PLC), care utilizează numai o tensiune mică de curent continuu.
Funcția modulului de intrare este de a converti semnalele de intrare la tensiuni de CC care sunt acceptabile pentru procesor (CPU). Modulele de intrare standard includ 24 V CA, 48 V CA, 120 V CA, 220 V CA, 24 V CC, 48 V CC, 120 V C C , 220 V CC, și tranzistor- tranzistor cu logica (TTL) .
Fig 1.6.Principalele tipuri de elemente care se conectează la intrările automatelor programabile
I.3.3.Ieșirile automatului programabil
Dispozitivele comandate de un automat programabil (PLC) includ relee, alarme, bobine, ventilatoare, lămpi, motoare și altele . Aceste dispozitive pot cere niveluri diferite de tensiuni de CA sau CC . Deoarece semnalele procesate de automatul programabil(PLC) sunt la tensiuni de CC, este funcția modulului de ieșire a automatului programabil (PLC) de a converti semnalele de control la tensiunile necesare de comandat circuite sau dispozitive. Pentru a porni un motor sau a alimenta un releu, automatul programabil (PLC) transmite “1” logic la ieșirea aferentă – în funcție de caracteristicile programului. În acest caz spunem că ieșirea automatului programabil este digitală. Principalele tipuri de elemente care se conectează la ieșirile automatelor programabile sunt sistematizate în figura 1.7.
Fig 1.7. Principalele tipuri de elemente care se conectează la ieșirile automatelor programabile
I.3.4.Sursa de alimentare
Automatele programabile (PLC) sunt alimentate standard cu linii de alimentare de CA. Cu toate acestea, multe componente ale automatelor programabile (PLC), cum ar fi procesorul(CPU) și memoria, utilizează 5 volți sau un alt nivel de alimentare de curent continuu. Sursa de alimentare a automatului programabil (PLC) convertește curentul alternative în curent continuu pentru a sprijini aceste componente de la automatul programabil( PLC).
I.3.5.Extensia numărului de intrări / ieșiri
Orice automat programabil are un număr limitat de intrări / ieșiri. Numărul de intrări sau ieșiri poate fi mărit prin conectarea unui modul extern. Acest modul este o extensie de intrări și ieșiri, extensie care diferă de la automat programabil (PLC) la automat programabil ( PLC), (ex. Dacă ieșirea este un releu, atunci tranzistorul care acționează releul poate fi un modul extensie).
Sistemul I/O prevede conectarea fizică dintre echipamentul condus și automatul programabil (PLC). Deschiderea ușilor unui automat programabil (PLC) dezvăluie conectorii terminali unde se conectează modulele și cardurile I/O (Fig. 1.7.).
În figura 1.7.1 se prezintă un modul I/O cu un singur card fixat în conectorul rack-ului. Există multe tipuri de carduri I/O care servesc la condiționarea semnalelor de intrare și ieșire astfel încât procesorul CPU să le poată utiliza pentru logica în funcțiune. Funcție de intrările și ieșirile aplicate din proces, rack-ul se completează cu cardurile potrivite și apoi se face adresarea corectă în programul unității centrale.
Fig:1.7. Un modul I/O
Fig:1.7.1. I/O cu un singur card fixat în conectorul rack-ului
I.4.Limbaje de programare ale automatelor programabile
De la începutul primului automat programabil (PLC), până la jumătatea anilor 1980, automatele programabile au fost programate cu ajutorul unor panouri proprii de programare a terminalelor brevetate special, care deseori necesitau taste dedicate funcției de programe. Programele erau stocate pe casetă cu bandă. Facilitățile de imprimare și documentare erau foarte minime datorate lipsei capacității de memorie. Mai recent,automatele progrmabile (PLC) sunt programate de obicei scris într-o aplicație specială pe un calculator personal, apoi descărcată printr-un cablu de conectare direct sau printr-o rețea la automatul programabil (PLC). Automatele programabile (PLC) mai vechi au folosit memorie nevolatilă cu miez magnetic, dar acum programul este stocat în automatul programabil (PLC ) și susținut de bateria de rezervă a memoriei RAM sau a altei memorii non-volatile FLASH.
Limbajele de programare ale automatelor programabile (PLC) sunt cuprinse în standardul CEI 61131-3 din 1993, elaborat de Comisia de Electrotehnică Internațională (CEI). CEI a elaborat opt părți ale standardului 6131 care acoperă ciclul de viață complet al automatelor programabile. Dintre acestea, partea a treia se ocupă, așa cum s-a menționat, de limbajele de programare, care sunt următoarele:
Schema secvențială funcțională (Sequential Function Chart) este un limbaj grafic pentru dezvoltarea programelor cu secvențe de comandă ce includ operații simultane.
Schema bloc funcțională (Function Block Diagram) este un limbaj de programare grafic cu blocuri de funcții ce permite operarea și cu variabile de tip real.
Schema scară (Ladder Diagram) este un limbaj de programare grafic care permite programarea aplicațiilor într-o manieră asemănătoare cu proiectarea unui circuit cu contacte și relee. Limbajul operează numai cu variabile booleene.
Lista cu instrucțiuni (Instruction List) este un limbaj de programare cu un set de instrucțiuni care seamănă cu instrucțiunile unui limbaj de ansamblare, fiind cea mai flexibilă formă de programare pentru utilizatorul experimentat.
Textul structurat (Structured Text) este limbajul de programare bazat pe text, similar cu C++ care folosește instrucțiuni de atribuire, de selecție și de control a subprogramelor.
Dintre aceste limbaje de programare, schema scară și schema bloc funcțională sunt limbaje grafice, iar lista de intrucțiuni și textul structurat sunt limbaje bazate pe text. Schema secvențială funcțională nu este propriu-zis un limbaj de programare (mai degrabă o metodă de programare),care descrie grafic comportarea secvențială a programului de comandă și ajută la structurarea organizării interne a acestui program.
I.4.1.Schema secvențială funcțională (Sequential Function Chart)
Diagrama functională secventială, este un limbaj grafic de productie recentă care permite trecerea de la o fază la alta a procesului prin depăsirea unei condiții (tranziție). Este un limbaj rapid și practic, dar nu toate automatele progrmabile (PLC) reusesc să-l suporte, necesitand traducerea SFC-ului in limbaj LADDER.
Fig:1.8.Exemplu de limbaj de programare SFC
Fig:1.8.1.Elementele de bază
I.4.2.Schema bloc funcțională (Function Block Diagram)
Este un limbaj grafic pentru programarea automatelor programabile (PLC), bazat pe interpretarea comportamentului sistemului în termenii fluxului de semnale dintre elementele de procesare, analog cu fluxurile de semnal care pot fi observate în diagramele circuitelor electronice. FBD exprimă comportamentul funcțiilor, a blocurilor funcție și a programelor ca un set de blocuri grafice interconectate, care la rândul lor sunt funcții sau blocuri funcție. După cum s-a anticipat deja, FBD poate fi folosită pentru a detalia condițiile tranziției și acțiunile schemelor SFC.
O rețea FBD descrie un proces dintre variabilele de intrare și variabilele de ieșire. Un proces este descris ca un set de blocuri elementare, care sunt funcții sau blocuri funcție. Variabilele de intrare și de ieșire sunt conectate la blocuri prin linii de conectare. Detalii asupra funcțiilor și a blocurilor funcție sunt date în finalul acestui capitol. O ieșire a unui bloc poate fi conectată la o intrare a altui bloc.
Fig:1.9. Aspectul tipic al unei rețele FBD
Fiecare bloc are un număr fix de puncte de conectare la intrare și un număr fix de puncte de conectare la ieșire. Un bloc este reprezentat de un singur dreptunghi. Intrările sunt conectate pe marginea sa stângă. Ieșirile sunt conectate pe marginea sa dreaptă. Un bloc elementar efectuează un singur proces între intrările și ieșirile sale. Numele procesului care trebuie efectuat de bloc este scris în dreptunghiul de simbolizare. Fiecare intrare sau ieșire a unui bloc are un tip bine definit.
Fig:1.10.-Sintaxa blocului FBD
Variabilele de intrare ale unui program FBD trebuie conectate la punctele de conectare la intrare ale blocurilor. Tipul fiecărei variabile trebuie să fie același ca tipul așteptat pentru intrarea asociată. O intrare pentru diagrama FBD poate fi o expresie constantă, orice variabilă internă sau de intrare sau o variabilă de ieșire. Variabilele de ieșire ale unui program FBD trebuie conectate la punctele de conectare la ieșire ale blocurilor. Tipul fiecărei variabile trebuie să fie același ca tipul așteptat pentru ieșirea blocului asociat. O ieșire pentru diagrama FBD poate fi orice variabilă internă sau de ieșire.
Variabilele de intrare și de ieșire ale blocurilor funcție sunt cuplate împreună cu liniile de conectare. Liniile individuale pot fi folosite pentru a conecta două puncte logice ale diagramei: (i) o variabilă de intrare și o intrare a unui bloc; (ii) o ieșire a unui bloc și o intrare a unui alt bloc; (iii) o ieșire a unui bloc și o variabilă de ieșire. Conectarea este orientată, ceea ce înseamnă că linia duce datele asociate de la extremitatea stângă la extremitatea dreaptă. Extremitatea dreaptă și cea stângă a liniei de conectare trebuie să fie de același tip. Conectarea multiplă la dreapta poate fi folosită pentru a difuza o informație de la extremitatea sa stângă la fiecare dintre extremitățile sale drepte. Toate extremitățile conectării trebuie să fie de același tip.
O linie de conectare individuală cu extremitatea sa dreaptă conectată la o intrare a unui bloc poate fi terminată de o Negație Booleană. Negația este reprezentată de un cerc mic. Atunci când este folosită o negație Booleană, extremitatea stângă și cea dreaptă a liniei de conectare trebuie să fie de tip Boolean.
Echivalența ST:
output 1 : = input 1 AND NOT (input 2) ;
Fig:1.11.Negația Booleană
Etichetele și salturile sunt folosite pentru a controla executarea diagramei. Nici un alt element nu poate fi conectat la dreapta unui simbol salt sau etichetă. Dacă linia de conectare la stânga simbolului salt are starea Booleană ADEVĂRAT, executarea programului sare direct după simbolul etichetă corespunzător.
Echivalența IL:
LD manual
AND b1
JMPC NOMODIF
… … …
NOMODIF: LD result
OR valid
ST cmd 10
Fig:1.12.Utilizarea saltului și a etichetei
I.4.3.Schema scară (Ladder Diagram)
Este o reprezentare grafică a ecuațiilor Booleene, combinând contacte (argumente de intrare) cu coil (rezultate de ieșire). Limbajul LD permite descrierea testelor și a modificărilor datelor Booleene plasând simboluri grafice în schema programului. Simbolurile grafice LD sunt organizate în interiorul graficului într-un mod similar cu o “treaptă” a diagramei cu contacte electrice.
Fig: 1.13.Exemplu de diagramă în scară (diagramă cu contacte)
O diagramă scară este limitată în partea dreaptă și stângă de linii verticale, numite șina (bară de alimentare, magistrală) din stânga și respectiv șina din dreapta, după cum este arătat în figura 1.13. Simbolurile grafice ale diagramei LD sunt conectate la șine sau la alte simboluri prin linii de conectare, numite și legături. Liniile de conectare sunt orizontale sau verticale. Componentele grafice de bază ale unei diagrame LD sunt rezumate în figura 1.13.1.
Figura 1.13.1. Componentele grafice de bază ale LD
Fiecare element al legăturii are starea sa proprie, indicată de valorile simbolului Boolean 1 (TRUE, `ON`) sau respectiv 0 (FALSE `OFF`). Starea Booleană este aceeași pentru toate segmentele legate împreună direct. Termenul starea legăturii este sinonim cu termenul fluxul puterii. Starea magistralei din stânga este considerată PORNIT tot timpul. Nu este definită nici o stare pentru magistrala din dreapta.
Un element al legăturii orizontale este indicat de o linie orizontală. Un element al legăturii orizontale transmite starea elementului din imediata apropiere stânga elementului din imediata apropiere dreapta. Orice linie orizontală conectată la magistrala verticală din stânga are starea ADEVĂRAT. Un element al legăturii verticale constă într-o linie verticală care se intersectează cu unul sau mai multe elemente ale legăturii orizontale pe fiecare parte. Starea legăturii verticale reprezintă un SAU inclusiv a stărilor ON a legăturilor orizontale pe partea stângă, ceea ce înseamnă că starea legăturii verticale este OFF dacă stările tuturor legăturilor orizontale atașate la stânga sa sunt OFF, în timp ce este ON dacă starea uneia sau mai multor legături orizontale atașate la stânga sa este ON.
Fig. 1.14. Fragment de program realizat cu Diagrame Ladder
I.4.4.Lista cu instrucțiuni (Instruction List)
Este un limbaj de nivel jos, similar cu limbajul de asamblare, foarte eficient pentru aplicațiile mai mici sau pentru optimizarea părților unei aplicații. O programare efectiv mnemonică. Reprezintă nivelul fundamental al limbajelor de programare – toate celelalte limbaje de programare pot fi convertite în limbajul de programare lista cu instrucțiuni .
Un exemplu de program mnemonic este arătat în figura 1.15.
00000 LDN 00001
00001 LD 00002
00002 AND codul mnemonic este echivalent
00003 LD 00003 cu diagrama scară de mai jos
00004 LD 00004
00005 AND
00006 OR
00007 ST 00107
00008 END
Fig. 1.15. Program mnemonic și schema scară echivalentă.
Instrucțiunile sunt citite pe linie și de sus în jos. Prima linie 00000 are instrucțiunea LDN (input load not) pentru intrarea 00001. Aceasta va examina intrarea la automatul programabil și dacă aceasta este neactivată va memora un 1 (sau adevărat), dacă intrarea este activă va memora un 0 (sau fals). Următoarea linie utilizează o formulare LD (input load) pentru a explora intrarea. Dacă intrarea este neactivată instrucțiunea va memora 0, iar dacă este activată va reține 1 (de notat că această instrucțiune este inversa lui LDN). Instrucțiunea ADN recheamă ultimele cifre memorate și dacă ambele sunt 1, rezultatul este 1, în celelalte cazuri rezultatul fiind 0. Rezultatul obținut înlocuiește cele două cifre ce au fost rechemate, rămânând o singură cifră de reținut. Procesul este repetat pentru liniile 00003 și 00004, iar după terminarea procesului există trei cifre memorate. Cifra cea mai veche este de la AND, cifrele cele mai noi sunt de la instrucțiunile LD. Instrucțiunea AND al liniei 00005 combină rezultatele de la ultimele instrucțiuni LD și acum vor exista două cifre reținute. Instrucțiunea OR ia în considerare cele două numere rămase și dacă oricare dintre ele este 1, rezultatul este 1, altfel rezultatul este 0. Rezultatul înlocuiește cele două cifre și există acum o singură cifră. Ultima instrucțiune (store output) care va examina ultima valoare stocată și dacă este 1, ieșirea va fi închisă (conectată), iar dacă este 0 ieșirea va fi deschisă (deconectată).
I.4.5.Textul structurat (Structured Text)
Este unul dintre cele două limbaje textuale din cadrul standardului IEC 61131-3, celălalt fiind limbajul lista cu instrucțiuni. Standardul definește elemente textuale comune limbajelor textuale, printre care:
Declarații tip;
Declarații variabile;
Declarații ale pasului SFC, ale tranziției și acțiunii;
Declarații ale funcției și ale blocurilor funcție.
ST este un limbaj structurat de nivel înalt, similar cu Pascal și C, proiectat pentru procesele automate de programare. Acest limbaj este folosit în special pentru a implementa proceduri complexe care nu pot fi exprimate ușor cu limbaje grafice. ST este limbajul implicit pentru descrierea acțiunilor din cadrul pașilor și condițiilor atașate tranzițiilor limbajului SFC.
Un exemplu de program este arătat în figura I.11. Programul este numit main și este definit între stările PROGRAM și END_PROGRAM. Fiecare program începe cu stările ce definesc variabilele. În acest caz variabila i este definită ca fiind o unitate. Acest program contorizează ciclurile de la 1 la 10. La pornirea programului valoarea i este pusă pe zero. Stările REPEAT și END_REPEAT definesc ciclul. Starea UNTIL definește momentul terminării ciclului. O linie este prezentă pentru incrementarea valorii lui i la fiecare ciclu.
PROGRAM main
VAR
i : INT;
END_VAR
i := 0
REPEAT
i := i+1;
UNTIL i >= 10;
END_REPEAT;
END_PROGRAM
Fig. 1.16.Exemplu de program cu Text Structurat.
I.5. Clasificarea automatelor programabile (PLC)
I.5.1.Clasificarea automatelor programabile după principiul constructiv
Funcție de principiul constructiv al automatelelor programabile, acestea se clasifică în:
Automate programabile algoritmice
Automate programabile vectoriale.
Automatele programabile algoritmice implementează cu ajutorul memoriilor de tip ROM mașini algoritmice de stare sau se realizează ca structuri microprogramate. La cele din urmă, evoluția în timp este determinată de o secvență coerentă de microinstrucțiuni aflate în memoria internă. Structura lor este asemănătoare cu cea a unităților de control ale procesoarelor. Programarea acestor automate este destul de greoaie și este făcută de personal cu pregătire superioară.
Automatele programabile vectoriale sunt microcalculatoare special concepute pentru tratarea prin program a problemelor de logică combinațională și secvențială. Aceste automate sunt foarte flexibile deoarece simulează structurile logice de comandă printr-o configurație elastică, programabilă. Pentru cele mai multe din automatele programabile vectoriale există limbaje de programare care permit programarea similar proiectării logicii cablate sau imprimate.
I.5.2.Clasificarea automatelor programabile funcție de numărul procesoare din structură:
Funcție de numărul de procesoare, automatele programabile se clasifică în:
Automate programabile cu un singur procesor;
Automate programabile multiprocesor.
Automatele programabile cu un singur procesor folosesc un tampon de memorie, numit imagine de proces. Înainte de intrarea în ciclul unui program, se încarcă în memoria imaginii de proces valoarea semnalelor fizice de intrare. Pe parcursul unui ciclu, valorile intrărilor sau ieșirilor folosite în program sunt cele din memoria imaginii de proces, chiar dacă pe parcursul ciclului unele intrări se pot schimba. Imaginea de proces este actualizată cu comenzi de setare sau resetare a ieșirilor. La terminarea ciclului, ieșirile fizice sunt actualizate corespunzător valorilor din imaginea de proces. Memoria cu imaginea de proces se actualizează și în cazul în care, în program, se fac salturi înapoi. Dacă proiectul implementat în automatul programabil conține mai multe blocuri distincte, actualizarea memoriei cu imaginea de proces se actualizează la începutul fiecărui bloc.
Avantajele folosirii imaginii de proces sunt:
Execuția rapidă a programului;
Depistarea erorilor de programare prin rutine de tratare a acestora lansate la sfârșitul ciclului program.
Automatele programabile multiprocesor nu utilizează memorie pentru imaginea de proces. Starea intrărilor fizice este citită imediat cum se face referire la acestea. Semnalele de ieșire sunt, de asemenea, actualizate imediat, fiind comutate înainte de terminarea ciclului.
Avantajele metodei de acces direct la intrări/ ieșiri constau în faptul că:
Este posibilă funcționarea în paralel a mai multor module procesor;
Se asigură utilizarea stării curente, practic instantanee, a unei intrări;
În ciclul programului nu se mai consumă timp cu actualizarea imaginii de proces;
Se poate utiliza o comutare rapidă a ieșirilor pentru comanda unor periferice electronice (de exemplu: motoare pas cu pas, numărătoare electronice, afișaje electronice, multiplexoare electronice).
I.5.3.Clasificarea automatelor programabile după dimensiunea magistralei de date
După dimensiunea magistralei de date automatele programabile se clasifică astfel:
Automate programabile cu prelucrare la nivel de bit, la care dimensiunea magistralei de date este de 1 bit, astfel încât operanzii care se procesează au și ei dimensiunea de 1 bit.
Automate programabile cu prelucrare la nivel de cuvânt de n biți, dimensiunea magistralei și a operanzilor fiind egală cu lungimea acestui cuvânt, n8.
Automate programabile mixte, prevăzute cu două unități de calcul aritmetic și logic, una pentru procesare pe 1 bit și alta pentru cuvinte de n biți.
I.5.4.Clasificarea automatelor programabile din punct de vedere structural
Automate programabile realizate în structură deschisă, sub forma unei placi cu circuite imprimate, fară carcasă (Fig:1.17.).
Fig.1.17.Automat programabil realizat în structură deschisă
Acest tip de automat programabil este foarte ieftin (de obicei prețul de cost este sub 100 Euro), dar numarul de intrări și ieșiri este limitat și nu are posibilitatea adăugarii unor module de extensie.
Automate programabile cu structură monobloc, realizate în carcasă închisă.
În acest caz, toate elementele componente ale automatului programabil sunt grupate
într-o carcasă, dimensiunile acesteia variînd în funcție de numărul de terminale de intrare și ieșire. Această variantă constructivă permite conectarea unor modulele de extensie, care au o carcasă separată și se conectează prin intermediul unor cabluri de legatură.
Fig. 1.18.Automate programabile realizate în carcasă închisă, structură monobloc
Automate programabile realizate în structură modulară
Această variantă de realizare este specifică automatelor programabile complexe, cu
număr mare de intrări – ieșiri, cu o multitudine de posibilități de control și în consecință cu un număr mare de modele de extensie disponibile.
Fig.1.19.Automat programabil realizat în structură modulară
I.5.5.Clasificarea automatelor programabile în funcție de dimensiuni
• Automate programabile micro, cu un număr maxim de 32 de terminale de intrare și
iesire (cea mai întâlnita valoare este 20);
• Automate programabile mici, cu un număr maxim de 128 de terminale de intrare și
iesire;
• Automate programabile medii, cu un numar maxim de 1024 de terminale de intrare si
iesire;
• Automate programabile mari, cu un numar maxim de 4096 de terminale de intrare si iesire;
• Automate programabile foarte mari, cu un numar maxim de 8192 de terminale de
intrare si iesire (aceasta valoare nu este o valoare limita, deoarece evolutia automatelor
programabile este foarte rapida).
În continuare sunt prezentate sintetic câteva caracteristici ale fiecarui tip de automate
programabile prezentat mai sus.
Automatele programabile micro
– număr maxim de terminale de intrare/ieșire 32
– procesor pe 16 biți
– destinate strict înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare
– memorie până la 1 K, unde, în funcție de tipul memoriei, 1K poate însemna 1024 biți, 1024 bytes sau 1024 cuvinte (words)
– intrări/iesiri digitale
– realizate fie în structură deschisă, fie în structură monobloc
– programare funcții de tip releu
– programare funcții de tip numărător și temporizator
Automatele programabile mici
– număr maxim de terminale de intrare/ieșire 128
– procesor pe 16 biți
– destinate strict înlocuirii și sistemelor de automatizare cu relee intermediare
– memorie pâna la 2 K
– intrări/ieșiri digitale
– realizate în structură monobloc
– programare funcții de tip releu
– programare funcții de tip numărător și temporizator
– introducerea programului atât de la dispozitivul de programare off-line (PC) cât și de la de la consola portativă de programare
Automatele programabile medii
– număr maxim de terminale de intrare/ieșire 1024
– procesor pe 16 sau 32 biti
– destinate atât înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare cât și controlului sistemelor analogice
– memorie pâna la 4 KB, expandabila la 16 K
– intrări/ieșiri digitale
– intrări/ieșiri analogice
– realizate în fie în structura monobloc, fie în structura modulară
– programare funcții de tip releu
– programare funcții de tip numărător și temporizator
– programare instrucțiuni de salt
– programare instrucțiuni de calcul aritmetic (adunări, scăderi înmulțiri, împărțiri)
– posibilități limitate de manipulare a datelor
Automatele programabile mari
– număr maxim de terminale de intrare/ieșire 4096
– procesor pe 16 sau 32 biti
– destinate atât înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare cât și controlului sistemelor analogice
– memorie pâna la 12 K, expandabila la 128 K
– intrări/ieșiri digitale
– intrări/ieșiri analogice
– realizate în structura modulară
– programare funcții de tip releu
– programare funcții de tip numărător și temporizator
– programare instrucțiuni de salt
– programare subrutine, întreruperi
– posibilitatea realizării reglajelor automate de tip PID
– programare instrucțiuni de calcul aritmetic (adunări, scăderi, înmulțiri, împărțiri, extragere rădacină pătrată, calcule în dublă precizie)
Automatele programabile foarte mari
– număr maxim de terminale de intrare/ieșire 8192
– procesor pe 32 biti
– destinate atât înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare cât și controlului sistemelor analogice
– memorie pâna la 64 K, expandabilă la 1M
– intrări/ieșiri digitale
– intrări/ieșiri analogice
– module speciale de intrare/ieșire
– realizate în structură modulară
– programare funcții de tip releu
– programare funcții de tip numărător și temporizator
– programare instrucțiuni de salt
– programare subrutine, întreruperi
– posibilitatea realizării reglajelor automate de tip PID
– programare instrucțiuni de calcul aritmetic (adunări, scăderi înmulțiri, împărțiri, extragere radacina pătrată, funcții trigonometrice, calcule în dublă precizie, calcule în virgula mobilă)
– posibilitati avansate de manipulare a datelor (comparații, mutare date din înregistrăi, conversii de date, funcții matriciale, tabele binare, tabele ASCII etc.)
– posibilitatea conectării în rețea si comunicarea cu alte automate folosind diverse protocoale de comunicare
– posibilități de monitorizare și diagnoză
– introducerea programului de la dispozitivul de programare off-line (PC)
La ora actuală, tendința este de a echipa automatele programabile din clasele inferioare
(micro, mici si medii) cu facilități specifice celor din clasele superioare (mari și foarte mari) astfel încât nu se mai poate face o delimitare strictă între aceste clase, mai ales din punct devedere calitativ. De asemenea, valorile capacității memoriilor automatelor programabile sunt orientative, deoarece și aici se constată o tendință clară de mărire a acesteia.
CAPITOLUL II
II.1. De ce se utilizează automatele programabile ( PLC-urile)?
Scopul unui automat programabil (PLC) a fost de a înlocui releele electromecanice ca și elemente de logică, locul lor urmând a fi luat de calculatoare digitale semiconductoare.
Prin concepția sa, un automat programabil este adaptabil pentru funcționarea în mediul industrial, poate opera într-o plaja largă de temperatură si umiditate, este usor adaptabil la interfațarea cu orice proces si nu ridica probleme deosebite privind formarea personalului de deservire datorită facilitaților de programare oferite. Toate aceste caracteristici, la care se mai pot adauga robustețea echipamentului, siguranță mai mare in funcționare,consum redus de energie electrică, repunerea în funcțiune în cazul unei defecțiuni a unui automat programabil se face mult mai repede și ușor decât orice releu electromecanic sau de timp si prețul de cost relativ redus fac ca automatele programabile sa constituie o pondere importantă în sistemele de conducere a sistemelor de automatizare industriale.
Aceste echipamente s-au impus într-o gamă tot mai largă de aplicații, datorită
simplitații programării, accesibilitații si fiabilității ridicate în exploatare.
Odată cu invenția automatului programabil, s-au schimbat foarte multe în proiectarea sistemelor de control automate. Spre exemplu, în fig.1.20 este prezentat un panou modern de automatizare cu automat programabil (PLC).
Fig.2.1: Panou de automatizare cu automat programabil (PLC)
II.2.Cum alegem un automat programabil (PLC)?
Astăzi există un domeniu foarte larg de automate programabile și foarte mulți producători care adoptă rapid noile dezvoltări ale tehnologiei. Majoritatea automatelor programabile sunt similare în raport cu facilitățile lor de control. Diferențe semnificative pot fi găsite în limbajele și metodele de programare, în suportul lor hardware. Din acest motiv un tehnician sau un inginer specializat într-un domeniu electric sau electronic tebuie să aibă un minim de cunoștințe referitoare la factorii cheie ce trebuie luați în considerare la selectarea unui automat programabil. Ar trebui cunoscute lucruri precum:
Cerințele de sistem
Cerințele aplicației
Cerințe electrice
Cerințe ale sistemului de comunicații
Cerințe software
Ce număr de intrări/ieșiri este necesar?
Ce tip de intrări/ieșiri sunt necesare?
Ce tip și dimensiune de memorie este necesar?
Care este viteza necesară cerută de procesor ( CPU)?
Care este viteza de îndeplinire a sarcinilor trasate?
Interfață de operare
Mediile fizice.
Costurile de instruire și întreținere ?
Flexibilitatea și posibilitățile de extensie
Trebuie luați în considerare toți acesti factori când alegem o marcă sau un tip de automat programabil (PLC). Costul și performanțele tehnice sunt importante, dar în general costul unui sistem hardware este doar o parte din sistemul complet care include: hardware, software, proiectare, instruire și documentare, plus instalare și service. Luând în considerare prețul trebuie determinat punctul de intersecție unde devine avantajos economic să fie utilizat un automat programabil (PLC) în locul altei soluții. Dacă aplicația nu este dificil de condus, ar putea fi luată în considerare soluția cu relee. Dar având în vedere costul destul de mare al unor relee industriale de mare fiabilitate, dacă aplicația cere un număr de zece sau mai multe astfel de componente electromagnetice, se poate lua în discuție soluția cu automat programabil (PLC) de mărime mică sub 200 euro. De asemenea alt aspect referitor la preț este cel legat de costurile totale. Atunci când este instalat un automat programabil (PLC) de sine stătător, dar mai ales în rețea, trebuie evaluat nu doar prețul inițial al automatului programabil (PLC), ci și costurile de după instalare (costurile de instruire a personalului și costurile de mentenanță).
Orice automat programabil luat în considerare trebuie să furnizeze un set de instrucțiuni adecvat pentru sarcina de conducere respectivă, numărul de intrări/ieșiri a unui automat programabil (PLC) trebuie să conțină suficiente module pentru a conecta toate semnalele și liniile de control pentru proces. La aceste module de intrare/ieșire ne interesează nivelele de tensiune, numărul și tipul intrări/ieșiri per modul, tipul izolării între automat programabil (PLC) și proces, posibilitatea de extensie a numărului de intrări/ieșiri.
În funcție de tipul automatului programabil (PLC) ales, memoria sistemului poate fi implementată pe aceeași placă cu procesorul (CPU) sau pe plăci dedicate. Implementarea pe plăci dedicate permite ca mărimea memoriei să poată fi extinsă la maximum, fără schimbări pe placa procesorului (CPU). Mărimea memoriei este în mod normal legată de numărul de intrări/ieșiri.
Mediul în care va fi amplasat joacă un rol foarte important în determinarea alegerii automatului programabil (PLC) deoarece trebuie luată în calcul accesibilitatea pentru întreținere,depanare sau reprogramare.
II.3. Instalarea unui automat programabil (PLC)
După alegerea automatului programabil (PLC) urmează instalarea sa având în vedere următorii pași :
II.3.1.Panoul /dulapul de automatizare
Atunci când instalarea unui automat programabil (PLC) va avea loc într-un panou sau carcasă metalică se va avea în vedere condițiile mediului încojurător,deoarece temperatura de funcționare pentru un automat programabil ( PLC) este de la 0 °C la 55 °C iar pentru aceast lucru trebuie să fim siguri că există un sistem de ventilație corespunzător pentru răcire.Este de preferat sa evităm instalarea acestuia deasupra echipamentelor care generează o cantitate mare de caldură, precum radiatoare, transformatoare, sau rezistențe mari.
Carcasa metalică în care este montat automatul trebuie să asigure siguranță și protecție față de o atmosferă umedă și corozivă, față de câmpurile electrostatice, față de acțiunea unor persoane neautorizate etc. De asemenea, trebuie să asigure accesul ușor din punct de vedere al depanării.
II.3.2.Instalarea unității centrale de procesare
Pentru fucționarea corespunzătoare a automatului programabil (PLC) acesta se va monta în dulapul de automatizare orizontal pentru a oferi o bună ventilație. Nu este recomandat ca acesta sa fie montat vertical, cu susul în jos, sau pe o suprafață plană orizontală. De asemenea trebuie să fie o distanță de minimum 40 mm între automat programabil și toate părțile carcasei și la cel puțin 80 de mm de circuitul care este paralel cu unitatea. Această distanță este necesară pentru a permite altor elemente să fie montate în același dulap de automatizare cu automatului programabil (PLC).
Fig.2.2: Montarea corectă a automatului programabil (PLC)
Automatul programabil (PLC ) poate fi fixat în dulapul de automatizare cu ajutorul unei șine de montaj DIN. Ele sunt de aproximativ 35 mm înaltime, cu o adâncime de 7 mm și de lungime 50 cm sau 1m. Dacă se montează automatul programabil (PLC) pe o șină,trebuie luată în considerare utilizarea unor placuțe de fixare pe fiecare parte a acestuia. Suportul final va ajuta sa protejăm automatul programabil (PLC) de alunecare orizontal de-a lungul șinei, reducând posibilitatea de a trage accidental cablajul.
Fig.2.3: Automat programabil montat pe șina DIN
II.3.3. Instalarea unității de extindere
Unitatea de extindere a numărului de intrari / ieșiri este necesară atunci când numărul dispozitivelor de intrare/ieșire ( I / O) controlate depășește valoarea sa cu mult peste capacitățile unității de intrare/ieșire (I / O) existente sau atunci când este necesar pentru o funcție specială cum ar fi un senzor de temperatură sau alte dispozitive de acționare a sistemului.
Fig.2.4.Unitatea de extindere a numărului de intrări/ieșiri
II.3.4. Instalarea dispozitivelor de intrare/ieșire
Dispozitivele de intrare / ieșire sunt atașate la locul au fost stabilite în planul de lucru și în schema de conexiuni . Acestea sunt împărțite în două grupe . Fiecare grup are propriul bloc terminal . Ieșirile și sursa de alimentare sunt pe un bloc , iar circuitul de intrare este separat . In unele cazuri , poate fi de dorit să se scoată blocul de borne pentru o cablare ușoară . Bornele sunt concepute pentru îndepărtarea ușoară a firelor utilizând doar o șurubelniță mică.
La instalarea dispozitivelor de intrare/ieșire se vor respecta toate reglementările de securitate și de prevenire a accidentelor,utilizarea corespunzătoare a cablajului in funcție de codul de culoare. Înainte de prima utilizare a echipamentelor se verifică dacă tensiunea nominală de alimentare corespunde cu tensiunea de alimentare de la rețeaua locală.
II.3.5. Cablarea și conexiunile
Dispozitivele cu o conexiune permanentă la rețeaua electrică de alimentare se vor integra în instalațiile clădirii cu un separator de rețea multipolar și o siguranță fuzibilă corespunzătoare.
În cazul în care cablurile de alimentare care transportă mai mult de 10 A 400 V , sau 20 A 220 V va trebui să fi rulat în paralel cu cablurile de intrare/ ieșire la o distanță de cel puțin 300 mm trebuie să rămână între cablurile de alimentare și cele de intrare/ieșire. Se va verifica cu regularitate cablurile și liniile sub tensiune conectate la echipamente pentru a nu prezenta defecte de izolație și puncte de ruptură. Dacă se constată deteriorarea unui cablu, se deconectează imediat echipamentele și cablurile de la sursa de alimentare și se înlocuiește cablul defect.
Dispozitivele de oprire de urgență conforme cu EN 60204/IEC 204 și VDE 0113 (Instalații electrice cu echipamente electronice) trebuie să rămână în permanență complet funcționale, în toate modurile de funcționare ale automatului programabil (PLC). Funcția de resetare a dispozitivului de oprire de urgență se va proiecta astfel încât să nu poată provoca o repornire necontrolată sau nedefinită. Se vor implementa măsuri de siguranță hardware și software pentru a împiedica posibilitatea apariției stărilor nedefinite ale sistemului de control cauzate de ruperea cablului sau a conductorului liniei de semnal.
II.4. Infrastructura de comunicație
Automatele programabile pot fi considerate microcalculatoare specializate care funcționează în timp real, adică asigură o limită maximă pentru durata procesului de achiziție, prelucrare și redare a informației. Astfel ca în procesele de fabricație automatizate este necesar schimbul de informații și sincronizarea între diverse controllere ale mașinilor și instalațiilor de producție. Pentru a realiza acest lucru, controller-ele se folosesc de anumite dispozitive auxiliare numite interfețe de comunicare. În continuare se vor prezenta cateva interfețe de comunicație.
II.4.1. Comunicații prin intrări/ieșiri digitale
Utilizarea intrărilor și ieșirilor (I/O) digitale este probabil cea mai veche și simplă metodă de comunicație între controller-ele industriale.
Fiecare fir are o anumită semnificație și poate fi setat în 1 logic sau 0 logic. O ieșire digitală dintr-un controller este intrare digitală în cel de-al doilea controller, și invers. În acest fel două controllere pot transmite și recepționa date unul către celălalt. Cu cât sunt mai multe firele de legătură cu atât mai multe informații se pot transmite la un moment dat.
Dezavantajul principal constă în numărul mare de cabluri care trebuie montate între cele două controllere. Majoritatea roboților industriali au disponibile intrări/ieșiri digitale pentru realizarea de comunicații cu alte mașini.
II.4.2. Comunicații seriale
Pentru comunicarea mai eficientă între două controllere s-au inventat circuite electronice integrate care, atașate unui microprocesor, pot realiza comunicații seriale, pe un cablu cu 2, 3 sau 4 fire. Se numesc comunicații seriale deoarece serializează date de 8 biți (1 octet) pentru a transmite fiecare bit, în ordine, unul după celălalt. Astfel datele sunt transmise octet după octet iar pentru fiecare octet se transmite bit după bit.
Pentru a permite mai multor producători să construiască diverse mașini care pot comunica între ele, comunicațiile seriale s-au standardizat. Astfel, un producător de echipament ce respectă standardele de comunicație serială, oferă garanția că echipamentul lui poate comunica cu orice alt dispozitiv construit în același standard. Cele mai cunoscute standarde în acest sens sunt RS-232, RS-422, RS-485 (RS – Recommended Standard). Standardele de comunicație indică atât modul de realizare a comunicației la nivel fizic (cabluri, tensiuni, curenți) cât și modul de transmisie a semnalelor pentru sincronizarea comunicației (nivel legătură de date).
La nivel fizic, RS-232 folosește 3 fire; unul de transmisie, unul de recepție și unul pentru masă (0 V). Tensiunile sunt de 12V cu minus pentru 1 logic.
La nivel fizic, RS-422 folosește 4 fire, 2 pentru transmisie și 2 pentru recepție. Este un sistem în buclă de curent, 0 – 20 mA. Dacă trece curent atunci există semnal 1 logic.
La nivel fizic, RS-485 este un sistem în care se folosesc 2 fire. Semnalul este transmis în funcție de diferența de tensiuni între cele două fire, ca la telefon sau la modem. Fiecare fir poate avea tensiunea de 5V. Pe aceleași 2 fire se transmite și se recepționează. În acest sistem pot exista mai mulți participanți la comunicare, atașați pe același cablu. Fiecare participant trebuie să aibe o adresă unică. Un participant poate fi la un moment dat în una din trei stări posibile: de inhibare (pasivă ), de transmisie sau de recepție (ascultare).
Având la bază tehnologiile de comunicație RSxxx, s-au dezvoltat pentru industrie mai multe tehnologii de comunicație numite generic comunicații fieldbus. Aceste tehnologii trebuie să permită o instalare ușoară, flexibilitate (modificări ușoare) și scalabilitate (extinderi ușoare), viteze și distanțe mari de comunicație, rezistență la mediul de lucru industrial și preț acceptabil. Sistemele fieldbus sunt componente de automatizare care asigură comunicația între diferite controllere pe același nivel sau pe nivele diferite în ierarhia de control. Trebuie să fie robuste atât din punct de vedere mecanic cât și electric (să reziste la interferențe electromagnetice). Pentru comunicații la nivel fizic se utilizează tehnologia cablurilor ecranate cu 2 fire sau cabluri cu fibră optică. Cele mai cunoscute tehnologii fieldbus sunt: ` PROFIBUS (Process Field Bus) este utilizat pentru comunicații globale între echipamente insustriale. În funcție de topologia rețelelor (liniară, circulară, ramificată etc.) și de necesitățile aplicațiilor, s-au conceput diferite protocoale de comunicație. Toate aceste protocoale de comunicație folosesc, la nivel fizic, o interfață serială standard.
PROFIBUS FMS este folosită de preferință pentru comunicații ciclice sau aciclice între controllere inteligente (PLC, roboți, calculatoare etc.). Fiecare participant la rețea are o adresă unică.
PROFIBUS DP permite realizarea de rețele în sistem mono-master sau multi-master.În sistemele mono-master, un singur master este activ în rețea. De obicei un PLC cu funcția auxiliară de Profibus master este componenta centrală de control. Toate celelalte stații sunt slave. Acest sistem atinge cele rapide comunicații, cu cele mai scurte cicluri de interogare.În configurații multi-master, mai multe controllere master sunt conectate la o singură rețea (bus). Controllerele master fie controlează o rețea separată de controllere slave, fie sunt stații speciale de diagnoză sau configurare (consola de programare). De exemplu, un master de diagnoză și configurare este și calculatorul de unde se face programarea unui automat programabil(PLC), acesta din urmă fiind master-ul principal într-o rețea Profibus DP.
INTERBUS S este un sistem de rețea bazat de asemenea pe interfețe seriale standard. Se utilizează pentru cuplarea unui controller (PLC) cu senzori sau actuatori inteligenți sau cu alte controllere subordonate.
CAN-Bus (Controller Area Network) a fost la origine dezvoltată de firma Bosh pentru a lega în rețea diferite componente inteligente pentru controlul motoarelor în industria automobilelor. Folosește pentru nivelul fizic un cablu cu 2 fire.
Pentru transmisia de date în protocolul CAN, fiecare stație cunoaște exact toate adresele stațiilor din rețea. Fiecare mesaj are un un antet cu identificator unic și care descrie conținutul și prioritatea acelui mesaj. Fiecare mesaj este transmis la toate stațiile, în același timp.
AS Interface (ASI) (Actuator-Sensor-Interface) este un sistem de comunicare ce leagă într-o rețea un singur automat programabil (PLC) cu mai mulți senzori și actuatori inteligenți. Deoarece nu permite comunicații între controllere aflate pe același nivel, o rețea ASI este utilizată la cel mai jos nivel de automatizare din ierarhia de control (low fieldbus). Se poate spune chiar că ASI este sub nivelul fieldbus, deoarece ajută doar la conectarea senzorilor și actuatorilor cu mai puține cabluri de conexiuni decât se folosesc în modul convențional.ASI funcționează pe principiul comunicației master-slave. Controller-ul master este conectat cu ajutorul unui singur cablu (galben) cu toți senzorii și actuatorii (slaves). Fiecare slave are o adresă unică, setată de utilizator cu ajutorul unei console speciale de configurare. Configurarea se poate face pe rând, deconectând temporar de pe cablu senzorii și actuatorii deja configurați.
MODBUS este un protocol de comunicație dezvoltat în anul 1979 de compania Schneider Automation Inc. pentru seria de automate programabile Modicon. Standardul MODBUS definește un protocol aplicație MODBUS, care corespunde nivelului 7(Aplicație) din modelul OSI (Open Systems Interconnection) și care furnizează o comunicație client/server între dispozitive conectate pe diferite tipuri de magistrale sau rețele, și un protocol de comunicație MODBUS pentru interfața serială care corespunde nivelului 2 (Legături de date) din modelul OSI, în care un dispozitiv master comunică cu unul sau mai multe dispozitive slave. De exemplu prin intermediul acestui protocol un sistem de masurare a temperaturii si a umidității poate transimite unui calculator rezultatele obținute. Acest protocol este cel mai des folosit pentru a conecta un calculator supervizor cu un terminal la distanță (RTU: remote terminal unit) sau în achiziția de date (SCADA). O comunicație MODBUS este tot timpul inițiată de către master. Dispozitivele de tip slave nu transmit niciodată date fără a primi o cerere de transmisie din partea unui nod master.
Sunt definite două moduri diferite MODBUS pentru interfața serială:
modul de transmisie RTU (Remote Terminal Unit), sau terminal de comandă de la distanță, în care fiecare byte al mesajului este alcătuit din doi nibbles (4-biți) reprezentați in hexazecimal și sunt transmiși într-un flux continuu.
modul de transmisie ASCII (American Standard Code for Information Interchange), sau codul American pentru schimb de informații, în care fiecare byte al mesajului este alcătuit din două caractere ASCII.
II.4.3.Interfețe om–mașină (HMI – Human Machine Interface)
În automatizările moderne sunt tot mai des folosite echipamente electronice care asigură informarea operatorilor asupra stării unor mașini de lucru complexe cu ajutorul unui afișaj electronic în mod text sau grafic, cu cristale lichide (LCD) sau cu monitor sensibil la atingerea ecranului. În afară de afișaj, echipamente HMI dispun de taste funcționale și taste alfa-numerice cu ajutorul cărora operatorul poate să modifice parametri de funcționare ai procesului și să comande diverse acțiuni ale mașinii. Comunicația dintre automatul programabil și panoul operator se poate face:
prin intrări/ieșiri digitale, pentru panouri operator mai simple;
serial de tip “unul la unul” cu interfață RS232, buclă de curent sau TTL;
în rețea, Ethernet sau într-unul din numeroasele protocoale industriale Fieldbus.
Ce este SCADA si la ce foloseste?
SCADA este o solutie utilizată peste tot în lume pentru a controla diverse procese industriale.
SCADA este o abreviere de la Supervisory Control And Data Acquisition și presupune un soft special instalat în calculator, soft care comandă și monitorizează un proces tehnologic prin intermediul unor echipamente locale ,automate programabile (PLC). SCADA permite mimarea procesului tehnologic, oricât de complex ar fi acesta și afișarea acestuia pe ecranul calculatorului. Un sistem SCADA este alcătuit din două componente hardware principale:
Server (unul sau mai multe) care este conectat la elementele de câmp (proces) prin intermediul diverselor sisteme de achiziții date. Sistemele de achiziții date sunt realizate în general pe baza microcontrolerelor având rolul de a achiziționa date din proces și de a supraveghea și controla funcționarea procesului. Achiziția de date se realizează și prin utilizarea senzorilor inteligenti care se pot conecta direct la calculator sau prin intermediul unor dispozitive intermediare numite "stații" sau "mastere" de comunicații care colectează datele de la mai multi senzori inteligenți. Dispozitivele de achiziții date și control process sunt automate programabile (PLC).
Serverul este responsabil pentru toate datele culese din proces (realizează și baza de date, asigură comunicația cu automatele programabile din proces);
Client (Viewer) este legat în rețea cu serverul, utilizează datele din acesta și asigură comunicarea cu operatorul uman. Poate lipsi la sistemele mici (serverul indeplinește și funcția de viewer). Serverele sunt conectate la automatele programabile printr-o gamă foarte largă de drivere de comunicație (sute de drivere care asigură legatura practic cu toate automatele programabile de la firmele cunoscute). Un singur server poate comunica simultan cu mai multe protocoale. Se pot dezvolta si drivere de comunicație noi. Serverele si viewer-ele sunt legate in rețea (Ethernet). Tehnologia Web adoptată permite acum vizualizarea unui proces și prin mediul Internet-ului.
Obiectivele studiului
Obiectivul principal al lucrãrii este acela de a permite cititorului sã se familiarizeze cu aspectele hardware si soft-ware, în contextul utilizãrii automatelor programabile (PLC) în controlul semaforizării. Ea este destinatã inginerilor automatisti, care au o bunã pregãtire în domeniul hardware si software, care doresc abordarea într-o manierã structuratã a programãrii aplicațiilor utilizând automate programabile. Domeniul abordat este o disciplinã nouã, aflatã în plinã dezvoltare, cu limite destul de vag definite și pentru care nu existã lucrãri, care sã trateze în mod exclusiv subiectul. Cunoașterea structurii hardware și mai ales a modului de execuție a unui program pe un automat programabil, pe lângã bazele programãrii structurate a acestora, sunt lucruri importante pentru un inginer automatist. Fiecare capitol este însoțit, de considerații teoretice și o aplicație foarte rar întâlintă în automate programabile, semaforizarea bazată pe senzori.
Un alt obiectiv al acestei lucrări, este dezvoltarea unei aplicații demonstrative de decongestionare a traficului rutier printr-o semaforizare pe bază de senzori sau a unui program prestabilit, adecvat care va fi instalat în automatul programabil (PLC). De asemenea acest semafor convențional asigură culegerea informațiilor de la camere video și senzori de prezență încastrați în carosabil, respectiv de la senzori de gaze poluante și, pe baza unui program, dirijează traficul în mod automat fiind capabil să lucreze fără intervenții umane în orice moment, indiferent de durată și de condițiile meteorologice.
Un alt treilea obiectiv are la bază etapele consturirii unui astfel de semafor, în condițiile creșterii spectaculoase a traficului rutier, se impune din ce în ce mai mult să fie studiată problema raționalizării acestuia. Tendința generală este aceea de a supune traficul rutier la un control cât mai organizat și o sincronizare a intersecțiilor semaforizate pentru o mai bună fluidizare a traficului.
Acest studiu de caz oferã cititorului cadrul necesar a pentru întelegerea conceptelor prezentate, precum și un ghid pentru dezvoltarea de programe proprii.
Sistem de comandă automat a traficului rutier (semaforizare) folosind automate programabile (PLC) și monitorizarea cu ajutorul SCADA
Istoria semaforului
Prin definiție controlul traficului reprezintă supravegherea circulației persoanelor, mărfurilor, sau a vehiculelor pentru a asigura eficiență și siguranță. De exemplu, în 1935, stabilit prima limită de viteză de 30 MPH pentru oraș și drumurilor din sat. Regulile sunt o metodă de control a traficului, totusi, multe invenții sunt utilizate pentru a sprijini controlul traficului rutier, de exemplu, în 1994, William Hartman a eliberat un brevet pentru o metoda și aparatura folosită pentru vopsirea autostradei cu marcaje sau linii.Probabil cea mai cunoscută din toate invențiile legate de controlul traficului rutier sunt luminile de trafic sau semaforul.
Astfel, în 1848 englezul John Deakin introduce la căile ferate britanice, semnalizarea mecanică prin pivotarea unor semnale de cale, constituite din sticle colorate, care se deplasau prin fața unei lămpi fixe.
Primul semafor din lume a fost instalat la Londra la data de 10 decembrie 1868 la intersecția și Palace Yard. Acesta era bazat pe felinare cu gaz care erau aprinse printr-o pârghie aflată la baza dispozivului pe gaz iar lanterna era montată pe un pivot de oțel de 7 m înălțime. Lanterna era roșie pe o parte iar pe cealaltă parte era verde. Pivotul de susținere era rotit cu ajutorul unui levier de catre un agent de poliție.
Totul s-a schimbat în anul 1912 în Statele Unite, multumită unei firme de electricitate numită Lester Farnsworth Wire, responsabilă cu divizia de trafic rutier a poliției din Salt Lake City,Utah. Primul semafor cu lumini din lume se pare ca a fost instalat la intersecția străzilor cu Second South. Semaforul era acționat manual si avea doar două culori: verde și roșu.
James Hodge a inventat primul semafor electric care a fost instalat la data de 5 august 1914 în . Acesta era prevazut și cu o sonerie electrică ce se declanșa la schimbarea culorii. Sistemul era compus din patru perechi de lampi montate la colțurile străzilor, ca și în prezent pentru o intersecție simplă în cruce. In fiecare colț era montată cate o lampă pentru STOP și o lampă pentru LIBER. Lămpile erau împerecheate două cate două astfel încât să nu existe situații conflictuale la circulația pe direcțiile ortogonale, perpendiculare între ele. Comanda se dădea manual dintr-un post amplasat într-unul din colțuri.
În anul 1918 a fost inaugurat la primul semafor electric cu trei culori: roșu ce reprezenta stop, portocaliu ce reprezenta atenție iar verde ce reprezenta cale liberă. Comenzile erau date manual de către o persoană cu atribuții în dirijarea circulației.
În decembrie 1920, polițistul William Potts din a construit un semafor electric cu trei culori și care a fost montat suspendat ca în zilele noastre.
Primul semafor din Franța a fost instalat la data de 5 mai 1923, la intersecția bulevardelor Saint-Denis și Sébastopol din Paris. Avea doar culoarea roșie însoțită de un semnal sonor. Abia după 10 ani s-au introdus și celelalte două culori: verde și galben.
Ca în cazul oricarei invenții, de-a lungul timpului a fost imbunatațită și automatizată. Se pare ca prin anii 1930 existau deja semafoare automate, care nu necesitau schimbarea manuală a luminilor. Și chiar dacă încă în majoritatea intersecțiilor existau agenți care dirijau circulația, încet-încet, semaforul și-a făcut loc printre ei și a luat cu asalt toate intersecțiile. Dar la acea vreme, automatizarea semafoarelor nu era cea mai precisă sau fiabilă metodă de organizare a unei intersecții. Nu de puține ori semafoarele arătau culoarea verde pentru ambele direcții, ceea ce ducea la multe accidente. Dar începand cu anii 1950, acestea au început sa fie corelate cu restul semafoarelor dintr-o intersecție, astfel încât să nu mai existe șansa ca aceeași culoare să apară deodată.
II.6.3. Cerințele de sistem și metodologia pentru sistemul de comandă a luminilor de trafic
Semaforizarea inteligentă a unei intersecții cu ajutorul automatului programabil
În orașele mari, fluxul de mașini este mare mai ales în orele de vârf. Poliția rutieră este obișnuită să coordoneze traficul în aceste ore de vârf. Când poliția rutieră dirijează traficul utilizatorii de drumuri vor fi confuzi cu indicatoarele luminoase de trafic, precum și direcția indicată de ploția rutieră. Acest fapt poate duce la producerea unor accidente în mijlocul intersecțiilor.
Traficul intens la orele de vârf este dificil chiar dacă acest lucru se știe nu este o sarcină ușoară să controlezi un număr imens de autovehicule. În unele cazuri, utilizatorul rutier va tinde să încalce regulamentele traficului din cauza orelor lungi de așteptare.
În locurile unde drumurile se intersectează există reguli de a reglementa traficul rutier care sunt stabilite astfel încât autovehiculele și pietonii să poată circula cât mai lin și mai sigur posibil.
Semaforul, sensul girator și semnele de circulație (de ex.cedează trecerea sau oprire) sunt unele dintre cele mai populare metode folosite. O metoda este aleasă în favoarea unora în funcție de tipul de trafic și de locație.
Sistemul de trafic necesită un controler stabil pentru a opera tot timpul. Tehnologiile din spatele semafoarelor sunt automate programabile ( PLC) fiind un dispozitiv inteligent care este capabil să lucreze fără intervenții umane în orce moment, indiferent de durată și de condițiile meteorologice.
Automatul programabil (PLC) fiind inima sistemului de semaforizare. Secvența semaforului este programată în automatul programabil (PLC) pentru afișarea indicatoarelor luminoase în trafic.
O intersecție controlată cu ajutorul unui semafor folosind un automat programabil (PLC) este reprezentată în figura 3.1. În această imagine, două drumuri se intersectează la 90 de grade și pietonii pot traversa de la un sens de mers la alt sens de mers
Fig.3.1 Intersecție controlată cu ajutorul automatului programabil (PLC)
După cum se observă, în figură apar:
4 semafoare pentru autovehicule, codificate: S-V/E (semafor pe direcția Vest/Est), S-E/V (semafor pe direcția Est/Vest), S-S/N (semafor pe direcția Sud/Nord), S-N/S (semafor pe direcția Nord/Sud).
4 perechi de semafoare pentru pietoni,codificate: Sp-V/E (semafor pietoni ),Sp-S/N.
dulapul de automatizare
senzori de proximitate și bucle de inducție: S0-S0’(senzor 0), S1-S1’, S2-S2’, S3-S3’.
Metode de programare a semaforului
Sunt două metode de programare a traficului rutier care controlează semafoarele dintr-o anumită intersectie. Cea mai comună metodă este metoda de secvențiere, prin care sistemul semaforului este proiectat să funcționeze în conformitate cu o secvență pre-programată
fără nici o considerație de comportament în timp real. A doua metodă este controlul pe bază de senzori ca răspuns la temporizatorul “pre-programat” pe baza cererii curente de pe un anumit nod rutier.
Secvență normală
Metoda secvețierii este cea mai comună metodă de programare utilizată în sistemul de semafoare convenționale. Aceasta constă în secvențe normale sau un ciclu simplu repetitiv pe toată durata funcționării sale, astfel încât programul automatului programabil (PLC) se va compune din mai multe etape după cum se poate observa în figurile ce urmează.
Fig.3.2. Metoda secvențierii în etape de tranziții
Unde :
ETAPA 1 cuprinde ieșirile automatului programabil (PLC) O:2.0 ce reprezintă culoarea roșie pe direcția Vest/Est și O:2.4 ce reprezintă culoarea roșie a semaforului pe direcția Nord/Sud.
ETAPA 2 cuprinde ieșirile automatului programabil (PLC) O:2.0 ce reprezintă culoarea roșie pe direcția Vest/Est și O:2.5 ce reprezintă culoarea galbenă a semaforului pe direcția Nord/Sud.
ETAPA 3 cuprinde ieșirile automatului programabil (PLC) O:2.6 și O:2.3 ce reprezintă culoarea verde pe direcția Nord/Sud și O:2.0 ce reprezintă culoarea roșie a semaforului pe direcția Vest/Est.
ETAPA 4 cuprinde ieșirile automatului programabil (PLC) O:2.5 ce reprezintă culoarea galbenă pe direcția Nord/Sud și O:2.0 ce reprezintă culoarea roșie a semaforului pe direcția Vest/Est.
ETAPA 5 cuprinde ieșirile automatului programabil (PLC) O:2.0 ce reprezintă culoarea roșie pe direcția Vest/Est și O:2.4 ce reprezintă culoarea roșie a semaforului pe direcția Nord/Sud.
ETAPA 6 cuprinde ieșirile automatului programabil (PLC) O:2.2 și O:2.7 ce reprezintă culoarea verde pe direcția Vest/Est și O:2.4 si O:2.3 ce reprezintă culoarea roșie a semaforului pe direcția Nord/Sud.
Fig.3.3 Secvențierea etapelor
Timpii asociați fiecărei culori sunt:
Timpul asociat culorii verde pentru direcția Vest-Est ,Est-Vest a autovehiculelor va fi de 30 de secunde;
Timpul asociat culorii roșu pentru direcția Sud-Nord ,Nord-Sud a autovehiculelor va fi de 30 secunde;
Timpul asociat culorii verde pentru traversarea străzii de către pietoni pentru direcția Vest-Est ,Est-Vest va fi de 30 secunde;
Timpul asociat culorii roșu pentru asteptarea traversarea străzii de către pietoni pentru direcția Sud-Nord ,Nord-Sud va fi de 30 secunde
Timpul asociat culorii galben va fi de 3 secunde.
Fig 3.4. Diagramă de timp
Acest timp este suficient ca cele aproximativ 5-10 mașini care se vor afla în intersecție, la un ciclu de semaforizare, să părăsească perimetrul intersecției.
Fig.3.5. Schema stărilor de tranziție prin cele șase etape
În această intersecție, semaforul de pe direcția S-E/V se sincronizează cu semaforul de pe direcția S -V/E în același timp cu semafoarele pentru pietoni de pe același sens de mers , iar semaforul de pe direcția S-S/N cu cel de pe direcția S-N/S în același timp cu semafoarele pentru pietoni.
Fig.3.5. Diagrama scară
Așa cum se poate observa in fig.3.5.Diagrama scară a fost realizată pe baza etapelor de tranziție cu ajutorul soft-ului LogixPro Simulator de la Allen Bradley,versiunea 1.87 din 24 noiembrie 2012. Cu LogixPro Simulator de la Allen-Bradley, instrucțiunea TON (Timer On-Delay) începe numărătoarea intervalelor de timp de bază, atunci când treapta în care este conținutul merge de la fals la adevărat.
Atâta timp cât acea treaptă rămâne adevărată, instrucțiunea TON (Timer On-Delay) crește valoarea acumulată până când ajunge la valoarea prestabilită. Dacă treapta devine falsă, valoarea acumulată este resetată la zero, indiferent dacă a fost atinsă sau nu de valoarea prestabilită .
Pentru o comparație să aibă loc, două surse trebuie să fie introduse.
Sursa A: Trebuie să fie o adresă cuvânt (de exemplu, timer acumulator T4: 0.ACC).
Sursa B: Poate fi o adresă cuvânt sau o (de exemplu, 30).
În cazul în care condiția este îndeplinită între cele două valori aritmetice, instrucțiunea
devine adevărată.Semafoarele utilizează unul sau mai multe cronometre pentru a permite secvențe și durate de timp definite.
Diferiți biți de stare timer se pot utiliza pentru a controla de tip releu (Xio
și XIC) instrucțiuni în programul (timer T4: 0 dat ca exemplu):bit Done (T4: 0 / DN): Setați la starea logică 1 în cazul în care valoarea cumulată devine egală cu valoarea prestabilită, și a reseta la starea logică 0, când treapta devine fals.
• calendarul temporizator bit (T4: 0 / TT): Setați la starea logică 1, când treapta TON este adevărată și valoarea acumulată este mai mică decât valoarea prestabilită.
• Temporizator permite bit (T4: 0 / EN): Setați la valoarea de stat logic 1 când treapta TON este adevărat.
Aici sunt cuvintele de stare timer pe care le puteți utiliza în comparație programul tău
instrucțiuni (temporizator T4: 0 dat ca exemplu):
• Valoarea presetată cuvânt (T4: 0.PRE): valoarea finală valoarea acumulată trebuie
ajunge să se oprească calendarul și setați bitul făcut.
• acumulată Valoarea cuvânt (T4: 0.ACC): Valoare acumulate de la timer
a fost ultima resetare la zero
T4: 0 : timer TON cu interval 8s .Atunci când este activat atunci O: 2/2 va deveni culoarea verde .
T4: 1 : timer TON cu interval 4s . Atunci când este activat O: 2/1 va deveni culoarea galbenă.
T4: 5 : timer TON cu 2s temporizator . A făcut să întârzie lumina O: 2/6 verde.
T4: 2 : timer TON cu 8s temporizator . Atunci când este activat O: 2/6 este verde
T4: 3 : timer TON cu 4s timer . Atunci când este activat O: 2/5 este galben.
T4: 4 : timer TON cu 2s temporizator . A fost făcut pentru a întârzia lumina O: 2/0 verde.
Treaptă 006 : XIC instrucțiuni de intrare T4 curent : 1 / DN " și" Xio T4 : 4 / DN apoi ieșire O : 2/0 (roșu lampă est/vest ) și O : 2/3 ( trecerea sud/nord ) activat .
Treaptă 007 : XIC instrucțiuni de intrare T4 curent : 00 / TT apoi ieșire O : 2/2 ( verde deschis est/vest ) activ
Omiterea 008 : când instrucțiunile sale de intrare XIC T4:1/TT apoi o ieșire:2/1 (la acel timp lumina galben est/vest) activ.
Omiterea 009 : când instrucțiunile sale de intrare XIC T4:3/DN "sau" XIO T4:5/DN apoi o ieșire:2/4 (la acel timp lumina roșie nord/sud) și O:2/7 (traversarea vest/est) activ.
Omiterea 010: când instrucțiunile sale de intrare XIC T4:2/TT apoi o ieșire:2/6 (la acel timp lumina verde nord/sud) activ
omiterea 011 : când instrucțiunile sale de intrare XIC T4:3/TT apoi o ieșire:2/5 (la acel timp lumina galben nord/sud) activ
omiterea 012 : finalizată
În intersecție se va regăsi panoul de automatizare
Aceste cabinete sunt unde este situat de viteze controlează luminile. Un controler de lumini de trafic de cheia de contact poate fi montat în care același dulap, permitand astfel comandă manuală de intersecția de politie.
Detectoare de proximitate pot fi instalate sub suprafața de drum pentru a detecta prezența de vehicule. De asemenea, butoanele și lumini dedicate pot fi instalate pentru a gestiona traficul pietonal. Rețineți totuși că programul de comandă lumină de trafic câștigurile în complexitate cu un număr mai mare de variabile. Alte elemente care pot complica întregul sistem sunt luminile de prioritate, semnal de trafic de precedență pentru vehiculele de urgență și semnalele de coordonate cu alte lămpi de strada. Concluzii
În zilele noastre, vehiculele au creștere rapidă în întreaga lume, în special în mediul urban în orașele mari. Prin urmare apare necesitatea de simulare și optimizare a sistemului pentru controlul traficului rutier deoarece actuala infrastructură rutieră nu mai corespunde solicitărilor. Accidentele și congestiile cauzate de trafic au un impact important asupra vieții, scad productivitatea și diminuează energia. Congestia traficului determină apariția unor probleme de mediu și a accidentelor (poluarea aerului, creșterea stresului participanților la trafic, creșterea consumului de carburant), rezultatul fiind un cerc vicios în transportul urban.
BIBLIOGRAFIE
Nelson, V.P., Nagle, H.T., Digital Logic Circuit Analysis and Design, Prentice Hall, NJ, 1995.
Petruzella, F., Programmable Logic Controllers, Second ed., , 1996.
Mange, D., Microprogrammed Systems. An Introduction to Firmware Theory, Chapman & Hall, , 1992.
Moise, A. Automate Programabile. Proiectare. Aplicații, Ed. MatrixRom, București, 2004.
Hugh Jack, Automating Manufacturing Systems with PLCs, (Version 5.0, May 4, 2007)
http://www.plcdev.com
http://www.siemens.com/logo
Siemens, „S7-300 Programmable Controller Hardware and Instalation”, Manual;
Siemens, „Programming with Step7”, Manual;
http://www.ferret.com.au/c/CNC-Design/Siemens-SIMATIC-S7-300-PLCautomation-controllers-available-from-CNC-Design-n838604
Ioan Nașcu, „Sisteme de Control ale Proceselor Continue”, Curs SCPC, Universitatea Tehnică din , 2006
Jürgen Helmich, „PCS Compact Workstation Manual”, Adiro Automatisierungstechnik GmbH, Esslingen, Germanz, 2005
Boțan, N.V., Comanda sistemelor de acționare electrică, Editura Tehnică, București, 1977.
, , , E.A., Programmable Controllers, Theory and Implementation, Second Edition, Industrial Text and Video Company, Atlanta-Georgia, SUA.
Jack, H., Automating Manufacturing Systems with PLCs (Version 4.1, July 15, 2002), Copyright1993-2002HughJack
Olaru, R., Proiectarea sistemelor electromecanice, Editura „Gh. Asachi”, , 2003
Dorin Popescu, Automate programabile, Editura Sitech, Craiova 2003;
Ioan Mărgineanu, Automate programabile, Editura Albastră, Cluj-Napoca, 2005;
James A. Rehg, Glenn J. Sartori, Programmable logic controllers, Editura Person Education,2007;
Mange, D., Micrprogrammed Systems. An Introduction to Firmware Theory, Chapma & Hall, , 1992
Petruzella, F., Programabile Logic Controllers, Second ed., , 1996
Nelson, V.P., Nagle, H.T., Digital Logic Circuit Analysis and Design, Prentice Hall, NJ, 1995
Adrian Preda, Automate programabile, http://www.slideshare.net/romicadilimot/despre-automate-programabile?related=1, (accesat la 01.04.2015)
Ing T. Munteanu,asist. ing. M. Dumitrescu,ing. V. Tabacaru,I Voncila,ing M. Constantinescu(Academia Navala “Mircea cel Batran” din ), Materiale electrotehnice: Lucrări de laborator
Buletin de informare, nr2.IAMSAT Bucuresti, Buletin, Intreprinderea Poligrafica Bucuresti,1988
Eugenia Isaac, Masurari electrice si electronice, Editura didactica si pedagogica, 1988
prof. Mărgineanu Ioan, Automate programabile (AP), 2007
Prof. dr. ing. Ioana Silea & Conf. dr. ing. Florin Drăgan, Aplicații cu automate programabile, 2009
J.W. Webb, R. I Reis, Programmable logic Controller, Prentice- Hall, 2005
Hans Berger, Automating with Simatic, Publicis MCD Verlag, 2000
Karl-Heinz John, Michael Tiegelkamp, Programming Indutrial Aturomation System, Springer, 2001
Oprea, C., Reglarea automată – teorie și aplicații -, Editura Risoprint, Cluj Napoca, 2003.
Oprea, C., Barz, Cr., Elemente de inginerie electrica, reglare automata si automatizari, Risoprint, Cluj Napoca, 2011.
La www.aut.upt.ro/b624/discipline/asdn/ap101.pdf 17.01.2015
Moise, A., Automate programabile, Proiectare, Aplicatii, Editura Matrix Rom, Bucuresti, ISBN:973-685-793-X
Popescu, D., Automate programabile. Constructie, functionare, programare si aplicatii Editura Matrix Rom, Bucuresti,ISBN:973-685-942-8
Programmable Controllers,An engineer’s guide, Third edition,E.A. Parr, MSc, CEng, MIEE, MinstMC, inacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP,200 Wheeler Road, Burlington, MA 01803,A division of Reed Educational and Professional Publishing Ltd,ISBN 0 7506 5757 X.
Munteanu R.jr., Tont G., Holonec R., Traductoare pentru Sisteme de Masurare, Ed. Mediamira, 2003
La http://facultate.regielive.ro/cursuri/electronica/automate_programabile_cu_prelucrare_pe_bit-76956.html. 11.01.2015
Leuca T., Elemente de teoria câmpului electromagnetic. Aplicații utilizând tehnici informatice. Editura Universității din , pag 267, (ISBN 973-613-071-1) , 2001
Vladareanu L., Controlul în timp real cu automate programabile în mecanica solidului. Studii si cercetari aplicative, Ed. Bren, ISBN 973-648-432-7, pp.207, Bucuresti, 2005
Th. Borangiu, A.-N. Ivanescu si S. Brotac, Automate programabile. Teorie si probleme rezolvate, Ed. Printech, Bucuresti 2002,
Mărgineanu, Ioan. (2005). Automate programabile, Cluj Napoca: Editura Albastră
Frandoș, Siviu, ș.a. (2006). Mecatronică, Manual pentru clasa a XII-a, București: Editura Economică – Preuniversitaria http://www.festo-didactic.com
Th. Borangiu si R. Dobrescu, Automate Programabile, Editura Academiei Romane, Bucuresti 1986.
Luncan R, Acționări pneumatice în mecatronică și automate programabile clasa a XII-a, Editura Imprimeriei de Vest, , 2008
Automate Programabile, http://www.scritub.com/stiinta/informatica/Automate-programabile93434.php, accesat la 27.03.2015
Leuca T., Hănțilă F.I., Bandici L., Molnar C., Bazele electrotehnicii, Ed. Mediamira, Cluj–Napoca, pag.212, ISBN 978–973–713–189–8, 2007
Munteanu R., , Sisteme de masurare inteligente, Curs., Litografia UTC Cluj Napoca 1992
Szekely I., Szabo W., Munteanu R., Sisteme pentru Achizitie si prelucrarea datelor, Ed. Mediamira, 1997
Nagy Șt., Teodor Leuca, Electrotehnică industrială. Aplicații practice, Ed. Universității din , 125 pag., ISBN 973-613-272-2, 2003.
De Larminat P., Automatique appliquée, Hermès – Lavoisier, Février,
2007
Processing., Cliffs, Prentice-Hall, 1989
KarlHeinz John, Michael Tiegelkamp Programming Industrial Automation Systems, Springer, 2001, BUPT.
: Programmable Logic Controllers
http://www.osuokmulgee.edu/academics/catalog/course.php?course=DHEG
BIBLIOGRAFIE
Nelson, V.P., Nagle, H.T., Digital Logic Circuit Analysis and Design, Prentice Hall, NJ, 1995.
Petruzella, F., Programmable Logic Controllers, Second ed., , 1996.
Mange, D., Microprogrammed Systems. An Introduction to Firmware Theory, Chapman & Hall, , 1992.
Moise, A. Automate Programabile. Proiectare. Aplicații, Ed. MatrixRom, București, 2004.
Hugh Jack, Automating Manufacturing Systems with PLCs, (Version 5.0, May 4, 2007)
http://www.plcdev.com
http://www.siemens.com/logo
Siemens, „S7-300 Programmable Controller Hardware and Instalation”, Manual;
Siemens, „Programming with Step7”, Manual;
http://www.ferret.com.au/c/CNC-Design/Siemens-SIMATIC-S7-300-PLCautomation-controllers-available-from-CNC-Design-n838604
Ioan Nașcu, „Sisteme de Control ale Proceselor Continue”, Curs SCPC, Universitatea Tehnică din , 2006
Jürgen Helmich, „PCS Compact Workstation Manual”, Adiro Automatisierungstechnik GmbH, Esslingen, Germanz, 2005
Boțan, N.V., Comanda sistemelor de acționare electrică, Editura Tehnică, București, 1977.
, , , E.A., Programmable Controllers, Theory and Implementation, Second Edition, Industrial Text and Video Company, Atlanta-Georgia, SUA.
Jack, H., Automating Manufacturing Systems with PLCs (Version 4.1, July 15, 2002), Copyright1993-2002HughJack
Olaru, R., Proiectarea sistemelor electromecanice, Editura „Gh. Asachi”, , 2003
Dorin Popescu, Automate programabile, Editura Sitech, Craiova 2003;
Ioan Mărgineanu, Automate programabile, Editura Albastră, Cluj-Napoca, 2005;
James A. Rehg, Glenn J. Sartori, Programmable logic controllers, Editura Person Education,2007;
Mange, D., Micrprogrammed Systems. An Introduction to Firmware Theory, Chapma & Hall, , 1992
Petruzella, F., Programabile Logic Controllers, Second ed., , 1996
Nelson, V.P., Nagle, H.T., Digital Logic Circuit Analysis and Design, Prentice Hall, NJ, 1995
Adrian Preda, Automate programabile, http://www.slideshare.net/romicadilimot/despre-automate-programabile?related=1, (accesat la 01.04.2015)
Ing T. Munteanu,asist. ing. M. Dumitrescu,ing. V. Tabacaru,I Voncila,ing M. Constantinescu(Academia Navala “Mircea cel Batran” din ), Materiale electrotehnice: Lucrări de laborator
Buletin de informare, nr2.IAMSAT Bucuresti, Buletin, Intreprinderea Poligrafica Bucuresti,1988
Eugenia Isaac, Masurari electrice si electronice, Editura didactica si pedagogica, 1988
prof. Mărgineanu Ioan, Automate programabile (AP), 2007
Prof. dr. ing. Ioana Silea & Conf. dr. ing. Florin Drăgan, Aplicații cu automate programabile, 2009
J.W. Webb, R. I Reis, Programmable logic Controller, Prentice- Hall, 2005
Hans Berger, Automating with Simatic, Publicis MCD Verlag, 2000
Karl-Heinz John, Michael Tiegelkamp, Programming Indutrial Aturomation System, Springer, 2001
Oprea, C., Reglarea automată – teorie și aplicații -, Editura Risoprint, Cluj Napoca, 2003.
Oprea, C., Barz, Cr., Elemente de inginerie electrica, reglare automata si automatizari, Risoprint, Cluj Napoca, 2011.
La www.aut.upt.ro/b624/discipline/asdn/ap101.pdf 17.01.2015
Moise, A., Automate programabile, Proiectare, Aplicatii, Editura Matrix Rom, Bucuresti, ISBN:973-685-793-X
Popescu, D., Automate programabile. Constructie, functionare, programare si aplicatii Editura Matrix Rom, Bucuresti,ISBN:973-685-942-8
Programmable Controllers,An engineer’s guide, Third edition,E.A. Parr, MSc, CEng, MIEE, MinstMC, inacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP,200 Wheeler Road, Burlington, MA 01803,A division of Reed Educational and Professional Publishing Ltd,ISBN 0 7506 5757 X.
Munteanu R.jr., Tont G., Holonec R., Traductoare pentru Sisteme de Masurare, Ed. Mediamira, 2003
La http://facultate.regielive.ro/cursuri/electronica/automate_programabile_cu_prelucrare_pe_bit-76956.html. 11.01.2015
Leuca T., Elemente de teoria câmpului electromagnetic. Aplicații utilizând tehnici informatice. Editura Universității din , pag 267, (ISBN 973-613-071-1) , 2001
Vladareanu L., Controlul în timp real cu automate programabile în mecanica solidului. Studii si cercetari aplicative, Ed. Bren, ISBN 973-648-432-7, pp.207, Bucuresti, 2005
Th. Borangiu, A.-N. Ivanescu si S. Brotac, Automate programabile. Teorie si probleme rezolvate, Ed. Printech, Bucuresti 2002,
Mărgineanu, Ioan. (2005). Automate programabile, Cluj Napoca: Editura Albastră
Frandoș, Siviu, ș.a. (2006). Mecatronică, Manual pentru clasa a XII-a, București: Editura Economică – Preuniversitaria http://www.festo-didactic.com
Th. Borangiu si R. Dobrescu, Automate Programabile, Editura Academiei Romane, Bucuresti 1986.
Luncan R, Acționări pneumatice în mecatronică și automate programabile clasa a XII-a, Editura Imprimeriei de Vest, , 2008
Automate Programabile, http://www.scritub.com/stiinta/informatica/Automate-programabile93434.php, accesat la 27.03.2015
Leuca T., Hănțilă F.I., Bandici L., Molnar C., Bazele electrotehnicii, Ed. Mediamira, Cluj–Napoca, pag.212, ISBN 978–973–713–189–8, 2007
Munteanu R., , Sisteme de masurare inteligente, Curs., Litografia UTC Cluj Napoca 1992
Szekely I., Szabo W., Munteanu R., Sisteme pentru Achizitie si prelucrarea datelor, Ed. Mediamira, 1997
Nagy Șt., Teodor Leuca, Electrotehnică industrială. Aplicații practice, Ed. Universității din , 125 pag., ISBN 973-613-272-2, 2003.
De Larminat P., Automatique appliquée, Hermès – Lavoisier, Février,
2007
Processing., Cliffs, Prentice-Hall, 1989
KarlHeinz John, Michael Tiegelkamp Programming Industrial Automation Systems, Springer, 2001, BUPT.
: Programmable Logic Controllers
http://www.osuokmulgee.edu/academics/catalog/course.php?course=DHEG
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Utilizarea Automatelor Programabile In Controlul Proceselor (ID: 164046)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.