1. Automate programabile ......................................................................................................1 1.1. Definiţie şi rol funcţional .............................................................................................1 1.2. Scurt istoric..................................................................................................................2 1.3. Clasificari ....................................................................................................................3 1.4. Structura de principiu a automatelor programabile .......................................................7

1. Automate programabile

1.1. Definiţie şi rol funcţional

Echipamentele cu logică programată (ELP) sau automatele programabile (AP) sau

programmable logic controllers (PLC) sunt echipamente destinate conducerii automate a proceselor industriale.

Structura unui proces automatizat cu ajutorul unui automat programabil poate fi sintetizată prin schema bloc prezentată mai jos (fig. 2.1):

Fig. 2.1: Structura unu proces automatizat cu ajutorul unui automat programabil

Automatul programabil realizează astfel cele două sarcini principale ale automatizării

unui proces: - măsura, care în acest caz presupune monitorizarea stării procesului prin achiziţia la intrările automatului, prin intermediul senzorilor, butoanelor, limitatoarelor de cursă, etc. a variabilelor de stare din proces; - controlul, care presupune prelucrarea informaţiilor primite de la intrări şi generarea comenzilor necesare spre elemente de execuţie din procesul automatizat, conform unui program specific.

Automatele programabile pot înlocui automatizările discrete ce utilizează o comandă realizată cu elemente electromecanice, pneumatice sau electronice în logică cablată, aducând flexibilitate, structură compactă, siguranţă mărită în funcţionare şi programare uşoară şi rapidă.

Un automat programabil poate fi definit ca un sistem specializat destinat pentru tratarea problemelor de logică secvenţială şi combinaţională, simulând structurile logice de comandă printr-o configuraţie elastică, programabilă.

Prin concepţia sa, un automat programabil este adaptabil pentru funcţionarea în mediul industrial, poate opera într-o plajă largă de temperatură şi umiditate, este uşor adaptabil la interfaţarea cu orice proces şi nu ridică probleme deosebite privind formarea personalului de deservire datorită facilităţilor de programare oferite. Toate aceste caracteristici, la care se mai pot adăuga robusteţea generală a echipamentului şi preţul de cost relativ redus, fac ca automatele programabile să 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 aplicaţii, datorită simplităţii programării, accesibilităţii şi fiabilităţii ridicate în exploatare.

Utilizarea logicii programate constituie o modalitate calitativ superioară de realizare a echipamentelor de comandă. În cazul ELP funcţiile care trebuie executate şi succesiunea acestora sunt stabilite de programul înscris în memoria program. Se asigură o flexibilitate deosebită dispozitivelor de comandă, permiţând uşoare modificări şi dezvoltări ulterioare. Dacă în cazul logicii cablate orice modificare în funcţionarea echipamentului de comandă implică realizarea unui nou cablaj, unor noi legături între elemente, în cazul ELP modificarea constă în simpla inserare a unor alte expresii algebrice în memoria program, fără a fi necesare modificări în cablajul iniţial, realizându-se astfel economii însemnate de timp şi de manoperă. Totodată, această facilitate a ELP permite tipizarea interfeţelor de intrare şi ieşire şi a unităţii centrale, personalizarea unei scheme de comandă făcându-se prin programul implementat. Acest aspect conduce şi la regândirea şi optimizarea ciclului de proiectare al unui echipament de comandă. Ciclul clasic: conceperea schemei, realizarea cablajului (verificarea funcţionării, refacerea schemei, etc., se modifică în sensul că se implementează programul în memorie cu echipamentul de programare, se vizualizează pe monitor şi se verifică prin folosirea unor programe de monitorizare şi auto-testare. Eventualele modificări la punerea în funcţiune a instalaţiei se fac prin echipamentul de programare fără a afecta cablajul realizat, eficienţa activităţii de proiectare şi implementare crescând considerabil. ELP se remarcă şi prin reducerea numărului de componente (cu până la 80% comparativ cu schemele de automatizare cu relee), creşterea fiabilităţii şi reducerea importantă a consumului de energie electrică.

Dintre dezavantajele ELP putem aminti costul relativ ridicat şi necesitatea programării şi operării acestora de către un personal calificat. Trebuie subliniat faptul că în timp, însă, costul a scăzut constant şi domeniul de aplicaţie al ELP s-a extins şi în cazul comenzilor cu un număr foarte mic de intrări şi ieşiri (10÷12).

1.2. Scurt istoric

În momentul de faţă se estimează că peste 60% din totalul comenzilor industriale în

ţările avansate sunt realizate cu ELP, iar acest procent este în creştere. Automatele programabile au fost introduse prima oară în anii ’60. Principalul motiv al proiectării şi dezvoltării acestor sisteme a fost costul ridicat al realizării, exploatării şi depanării sistemelor de automatizare cablate, bazate în principal pe relee electromagnetice, care dominau la acea dată sistemele de automatizare industriale.

Apariţia automatului programabil a fost precedată de elaborarea şi sistematizarea unui set de cerinţe pentru noul sistem de automatizare destinat înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare. Astfel, automatul programabil trebuia să îndeplinească următoarele: să fie comparabil din punct de vedere al preţului cu sistemele de automatizare cu relee intermediare; să fie capabil să opereze în mediul industrial;

să fie conceput şi realizat într-o formă modulară, cu posibilitatea înlocuirii uşoare a modulelor; să aibă posibilitatea de a transmite datele colectate din proces unui sistem central supervizor; programarea noului sistem trebuia să fie simplă, uşor de înţeles de către personalul familiarizat cu sistemele de automatizare cu relee.

Primul automat programabil în variantă industrială a apărut în SUA sub numele de MODICON 084 (Modular Digital Controller). La mijlocul anilor ’70 automatele programabile erau realizate în principal în tehnologia microprocesoarelor cu prelucrare pe bit, iar în 1973 au apărut primele protocoale de comunicaţie între automate.

În anii ’80 au apărut primele automate cu microprocesoare cu prelucrare pe cuvânt, şi de asemenea au apărut primele tendinţe de standardizare a protocoalelor de comunicaţie. Tot în această perioadă s-a pus accentul pe reducerea dimensiunii PLC-urilor şi 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 exclusiv pentru programarea PLC-urilor până 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 şi a protocoalelor de comunicaţie. Anii ’90 au fost de asemenea martorii unei tendinţe de înlocuire a sistemelor de automatizare bazate pe automate programabile cu sisteme de automatizare bazate pe calculatoare personale, tendinţă care nu s-a generalizat (automatele programabile dominând cu autoritate piaţa echipamentelor cu logică programată) din următoarele motive:

Automatul programabil este garantat pentru utilizare în condiţii severe de "stres" industrial (variaţii de tensiune şi temperatură, noxe, vibraţii);

Unitatea centrală este o unitate logică special concepută să interpreteze un set restrâns de instrucţiuni proprii controlului de proces. Acestea exprimă funcţii de bază ca: evaluarea expresiilor booleene (logice) cu atribuirea rezultatului unei variabile memorate sau unui canal de ieşire, secvenţe de numărare sau temporizare, calcule matematice ş.a.;

Programarea structurilor de tip automat programabil este simplă şi constă în scrierea directă de la un terminal a unui şir de instrucţiuni, conform unor diagrame de semnal, ciclograme, organigrame sau a unui set de ecuaţii booleene. Intenţia producătorilor de AP este de a se adapta cunoştinţelor şi preferinţelor utilizatorilor;

Execuţia instrucţiunilor este ciclică, ceea ce face ca derularea rapidă a unui program în raport cu timpii de răspuns ai procesului să permită sesizarea evenimentelor la puţin timp după ce apar, fără riscul pierderii de informaţie sau perturbare a procesului. Există de asemenea posibilitatea lucrului cu întreruperi pentru procese foarte rapide.

1.3. Clasificari

Generaţiile actuale de automate programabile asigură posibilităţi complexe de comunicaţie serială şi conectare în reţea. Versiunile constructive înglobează componente şi unităţi de interfaţare structurate modular pentru mărimi analogice şi digitale preluate de la diverşi traductori, module de achiziţie analogică (temperatură, semnal unificat de automatizare), comunicaţie (pentru legarea în reţea şi monitorizarea automată), module de ieşire analogică, module de poziţionare sau control al mişcării, module specializate de reglare PID, module specializate de reglare fuzzy, module pentru recunoaşterea formelor ş.a.

Din punct de vedere structural se pot distinge: - automate programabile realizate în structură deschisă, sub forma unei plăci cu circuite

imprimate, fără carcasă (fig. 2.2)

Fig. 2.2: Automat programabil realizat în structură deschisă

Acest tip de automate este foarte ieftin (de obicei preţul de cost este sub 100 Euro), dar numărul de intrări şi ieşiri este limitat şi nu are posibilitatea adăugării unor module de extensie.

- automate programabile cu structură monobloc, realizate în carcasă închisă (fig. 2.3)

Fig. 2.3: Automate programabile realizate în carcasă închisă, structură monobloc

În acest caz, toate elementele componente ale automatului programabil sunt grupate

într-o carcasă, dimensiunile acesteia variind în funcţie de numărul de terminale de intrare şi ieşire. Această variantă constructivă permite conectarea unor modulele de extensie, care au o carcasă separată şi se conectează prin intermediul unor cabluri de legătură.

- automate programabile realizate în structură modulară (fig. 2.4)

Fig. 2.4: Automat programabil realizat în structură modulară

Această variantă de realizare este specifică automatelor programabile complexe, cu număr mare de intrări ieşiri, cu o multitudine de posibilităţi de control şi în consecinţă cu un număr mare de modele de extensie disponibile.

În funcţie de numărul total de terminale de intrare şi ieşire (suma acestora), automatele programabile se pot clasifica în (fig. 2.5):

Fig. 2.5: Clasificarea automatelor programabile după numărul total de terminale de

intrare şi ieşire

Automatele programabile, dimensiuni

• automate programabile micro, cu un număr maxim de 32 de terminale de intrare şi ieşire (cea mai întâlnită valoare este 20);

• automate programabile mici, cu un număr maxim de 128 de terminale de intrare şi ieşire;

• automate programabile medii, cu un număr maxim de 1024 de terminale de intrare şi ieşire;

• automate programabile mari, cu un număr maxim de 4096 de terminale de intrare şi ieşire;

• automate programabile foarte mari, cu un număr maxim de 8192 de terminale de intrare şi ieşire (această valoare nu este o valoare limită, deoarece evoluţia automatelor programabile este foarte rapidă).

În continuare sunt prezentate sintetic câteva caracteristici ale fiecărui tip de automate programabile prezentat mai sus. Automatele programabile micro

- număr maxim de terminale de intrare/ieşire 32 - procesor pe 16 biţi - destinate strict înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare - memorie până la 1 K, unde, în funcţie de tipul memoriei, 1K poate însemna 1024 biţi, 1024 bytes sau 1024 cuvinte (words) - intrări/ieşiri digitale - realizate fie în structură deschisă, fie în structură monobloc - programare funcţii de tip releu - programare funcţii de tip numărător şi temporizator

- introducerea programului atât de la dispozitivul de programare off-line (calculator personal - PC) cât şi de la de la consola portativă de programare Automatele programabile mici

- număr maxim de terminale de intrare/ieşire 128 - procesor pe 16 biţi - destinate strict înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare - memorie până la 2 K - intrări/ieşiri digitale - realizate în structură monobloc - programare funcţii de tip releu - programare funcţii de tip numărător şi temporizator - introducerea programului atât de la dispozitivul de programare off-line (PC) cât şi de la de la consola portativă de programare Automatele programabile medii

- număr maxim de terminale de intrare/ieşire 1024 - procesor pe 16 sau 32 biţi - destinate atât înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare cât şi controlului sistemelor analogice - memorie până la 4 KB, expandabilă la 16 K - intrări/ieşiri digitale - intrări/ieşiri analogice - realizate în fie în structură monobloc, fie în structură modulară - programare funcţii de tip releu - programare funcţii de tip numărător şi temporizator - programare instrucţiuni de salt - programare instrucţiuni de calcul aritmetic (adunări, scăderi înmulţiri, împărţiri) - posibilităţi limitate de manipulare a datelor (comparaţii, mutare date dNo table of

authorities entries found.giştrii, conversii de date, funcţii matriciale, etc.) - posibilitatea conectării în reţea şi comunicarea cu alte automate folosind diverse protocoale de comunicare - introducerea programului de la dispozitivul de programare off-line (PC) Automatele programabile mari

- număr maxim de terminale de intrare/ieşire 4096 - procesor pe 16 sau 32 biţi - destinate atât înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare cât şi controlului sistemelor analogice - memorie până la 12 K, expandabilă la 128 K - intrări/ieşiri digitale - intrări/ieşiri analogice - realizate în structură modulară - programare funcţii de tip releu - programare funcţii de tip numărător şi temporizator - programare instrucţiuni de salt - programare subrutine, întreruperi - posibilitatea realizării reglajelor automate de tip PID - programare instrucţiuni de calcul aritmetic (adunări, scăderi, înmulţiri, împărţiri, extragere rădăcină pătrată, calcule în dublă precizie) - posibilităţi avansate de manipulare a datelor (comparaţii, mutare date din regiştrii, conversii de date, funcţii matriciale, tabele binare, tabele ASCII etc.)

- posibilitatea conectării în reţea şi comunicarea cu alte automate folosind diverse protocoale de comunicare - introducerea programului de la dispozitivul de programare off-line (PC) Automatele programabile foarte mari

- număr maxim de terminale de intrare/ieşire 8192 - procesor pe 32 biţi - destinate atât înlocuirii sistemelor de automatizare cu relee intermediare cât şi controlului sistemelor analogice - memorie până la 64 K, expandabilă la 1M - intrări/ieşiri digitale - intrări/ieşiri analogice - module speciale de intrare/ieşire - realizate în structură modulară - programare funcţii de tip releu - programare funcţii de tip numărător şi temporizator - programare instrucţiuni de salt - programare subrutine, întreruperi - posibilitatea realizării reglajelor automate de tip PID - programare instrucţiuni de calcul aritmetic (adunări, scăderi înmulţiri, împărţiri, extragere rădăcină pătrată, funcţii trigonometrice, calcule în dublă precizie, calcule în virgulă mobilă) - posibilităţi avansate de manipulare a datelor (comparaţii, mutare date din regiştrii, conversii de date, funcţii matriciale, tabele binare, tabele ASCII etc.) - posibilitatea conectării în reţea şi comunicarea cu alte automate folosind diverse protocoale de comunicare - posibilităţi de monitorizare şi diagnoză - introducerea programului de la dispozitivul de programare off-line (PC)

La ora actuală, tendinţa este de a echipa automatele programabile din clasele inferioare (micro, mici şi medii) cu facilităţi specifice celor din clasele superioare (mari şi foarte mari) astfel încât nu se mai poate face o delimitare strictă între aceste clase, mai ales din punct de vedere calitativ. De asemenea, valorile capacităţii memoriilor automatelor programabile sunt orientative, deoarece şi aici se constată o tendinţa clară de mărire a acesteia.

1.4. Structura de principiu a automatelor programabile

Automatul programabil functioneaza doar daca are o secventa de instructiuni salvata

in memorie. Aceasta secventa de instructiuni constituie programul. PLC-ul executa programul incepand de la prima linie pana la ultima si apoi se reia acest ciclu. Ciclul se numeste “scanare”.Ciclul incepe prin citirea intrarilor si apoi executa programul; se incheie prin modificarea iesirilor.

Programul principal contine subrutine si intreruperi de program. Spre exemplu, daca dorim ca instalatia sa realizeze o anumita sarcina la pornire, putem folosi o subrutina. Intreruperile de program sunt dictate de anumite evenimente ce au loc la anumite momente. O schemă bloc cu componentele tipice ale structurii unui automat programabil este prezentată în figura 2.6.

Fig. 2.6: Schema bloc a unui PLC

Intrările din proces sunt realizate sub forma diverselor elemente de comandă şi

măsurare incluse în sistemele operaţionale şi auxiliare ale instalaţiilor automatizate: butoane, comutatoare, limitatoare de cursă, senzori fotoelectrici, senzori de proximitate, traductoare de nivel, traductoare de deplasare incrementale sau absolute şi, în ultimul timp, traductoare al căror semnal de ieşire are o variaţie analogică. Principalele tipuri de elemente care se conectează la intrările automatelor programabile sunt sistematizate în figura 2.7.

Ieşirile dirijează acţionarea elementelor de execuţie de tipul releelor, contactoarelor, lămpilor de control, electro-valvelor, elementelor de afişare etc. Principalele tipuri de elemente care se conectează la ieşirile automatelor programabile sunt sistematizate în figura 2.8.

O atenţie deosebită trebuie acordată intrărilor şi ieşirilor, deoarece în aceste zone mărimile electrice (tensiuni, curenţi) vehiculate ating valori care pot afecta unitatea centrală de procesare CPU (central processing unit – microprocesorul automatului programabil), făcând necesară prezenţa unor circuite care să izoleze CPU de influenţa acestora.

Fig. 2.7: Principalele elemente care se conectează la intrările automatului

programabil

Aceste funcţii sunt preluate de circuitele de interfaţă aferente intrărilor şi ieşirilor, care au rolul de a converti semnalele de intrare de diverse forme în semnale logice adaptate unităţii centrale şi de a transforma semnalele logice ale unităţii centrale în semnale de ieşire corespunzătoare acţionării impusă de sistemul de forţă al sistemului automatizat. În figura 2.9 a este prezentat un circuit de interfaţă aferent intrărilor, plasat între zona intrărilor şi CPU. Protecţia unităţii centrale de semnale de nivel periculos de la intrare (de exemplu conversia semnalului de intrare de 24 V în semnal de 5 V) se face prin separare optică, adică transmiterea semnalului prin intermediul luminii. Dispozitivul cuplat la intrare generează un semnal care comandă aprinderea unui LED a cărui lumină comandă intrarea în conducţie a unui fototranzistor, în acest caz CPU recepţionând semnal logic 0. când semnalul de intrare încetează, LED-ul se stinge, tranzistorul iese din conducţie, tensiunea din colectorul acestuia creşte şi CPU-ul recepţionează semnal logic 1. Interfaţa aferentă mărimilor de ieşire (fig. 2.9 b) funcţionează similar. CPU-ul generează un semnal care comandă aprinderea unui LED. Lumina emisă de LED excită un fototranzistor care intră în conducţie, astfel încât tensiunea dintre emitor şi colector scade la 0.7 V, iar un dispozitiv conectat pe ieşire va “vedea” această tensiune ca un semnal logic 0. Invers, va însemna că semnalul de ieşire va fi interpretat ca 1 logic.

Fig. 2.8: Principalele elemente care se conectează la ieşirile automatului programabil

Fototranzistorul nu este conectat direct la ieşirea automatului. Între fototranzistor şi

ieşire se află de obicei un releu sau un tranzistor de putere mai mare, capabil să întrerupă curentul vehiculat prin circuitele de ieşire.

Fig.2.9: Circuite de interfaţă aferente intrărilor (a) şi ieşirilor (b)

Poziţionarea terminalelor de intrare şi ieşire precum şi modul de conectare al elementelor legate la acestea reprezintă de asemenea aspecte importante în utilizarea automatelor programabile. În figura 2.10 este prezentat în principiu, modul de conectare al unui element de intrare şi al unui element de ieşire la un automat programabil Sismens Simatic S7 200. Se observă că elementele legate la ieşirile automatului, fiind în general sarcini rezistive sau inductive, se conectează în paralel cu surse de tensiune continuă sau alternativă.

Fig. 2.10: Conectarea intrărilor şi ieşirilor

Poziţionarea terminalelor de intrare şi ieşire poate fi diferită, în funcţie de tipul automatului. În figura 2.11 sunt prezentate cele două situaţii care pot apărea, cu terminalele de intrare în partea inferioară şi cele de ieşire în partea superioară, respectiv situaţia inversă, cu terminalele de intrare în partea superioară.

În figura 2.12 este prezentat modul de conectare al elementelor legate la intrările unui automat programabil. Indiferent de tipul automatului, elementele legate la intrări se conectează cu un terminal la potenţialul de +24 de V, iar celălalt se conectează la -24 V, prin intermediul terminalul comun al intrărilor, notat pe figură cu COM, la care este conectat potenţialul de -24 V al sursei utilizate pentru energizarea intrărilor.

Fig. 2.11: Poziţionarea terminalelor de intrare şi de ieşire

Fig. 2.12: Modul de conectare al elementelor legate la intrări

O menţiune specială trebuie făcută în cazul conectării la intrări a elementelor de tip senzor

de proximitate, sau similare, care dispun de trei terminale, în locul celor două uzuale. În acest caz, conectarea se face conform figurii 2.13, luându-se în considerare culorile firelor care pleacă de la cele trei terminale.

Fig. 2.13: Conectarea elementelor de tip senzor de proximitate

Modul de conectare al elementelor legate la ieşirile automatului programabil este prezentat în figura 2.14. Se poate remarca faptul că se pot utiliza, atât surse de tensiune continuă cât şi de tensiune alternativă, în funcţie de tipul elementului conectat la ieşire, legate în serie cu acesta. În cazul ieşirilor există mai multe terminale comune, notate în figură cu COM, terminalele de ieşire şi respectiv elementele legate la aceste terminale putând fi grupate câte unul la un terminal comun, (cazul terminalelor 00 şi 01), câte două la un terminal comun (cazul terminalelor 02 şi 03) sau mai multe la un terminal comun (cazul terminalelor 04 – 07). O atenţie deosebită trebuie acordată valorii maxime a curentului care circulă prin aceste circuite la activarea ieşirii, care nu trebuie să depăşească valoarea maximă admisibilă (valoare care reprezintă o caracteristică constructivă a automatului).

Fig. 2.14: Modul de conectare al elementelor legate la ieşiri

Unitatea centrală de procesare CPU, constituie în fapt “creierul” automatului programabil. Printre primele CPU utilizate au fost cele pe 1 şi 8 biţi, la ora actuală aceste fiind înlocuite cu cele pe 16 şi 32 de biţi.

Unitatea de centrală de procesare poate fi de asemenea subîmpărţită în unitate de control şi unitate logică şi de calcul.

Unitatea de control coordonează toate transformările de date furnizate de proces, efectuează operaţii logice asupra datelor recepţionate şi asigură alocarea corespunzătoare a rezultatelor obţinute la ieşirile programate. De asemenea, aceasta execută şi o prelucrare de informaţie numerică de la proces, rezultatul acestor operaţii condiţionând starea operatorilor logici ai unităţii de calcul.

Unitatea de programare permite introducerea şi definitivarea programului în raport cu evoluţia maşinii şi cu modificările impuse în secvenţele funcţionale de bază ale acestuia. Soluţiile adoptate de către fabricanţi includ mai multe variante: - o consolă autonomă cu memorie proprie, specifică metodei de programare off-line (soluţie utilizată de către firma Siemens, console de tip PG, fig. 2.15); - o consolă portabilă, de mici dimensiuni, ce operează împreună cu automatul, utilizând memoria acestuia, (numit şi dispozitiv “hand-held”), specifică metodei de programare on-line, (fig. 2.16); - calculatorul personal de tip PC, soluţie ce tinde să înlocuiască variantele amintite mai sus (fig. 2.17);

Fig. 2.15: Programarea cu ajutorul consolei autonome

Fig. 2.16: Programarea cu ajutorul consolei portabile

Fig. 2.17: Programarea cu ajutorul calculatorului personal tip PC

Prima variantă oferă avantajul unei programări comode, într-un birou de proiectare, deci în variantă off-line, pe când cea de-a doua implică cuplarea directă la automat deci implicit programarea se realizează on-line, nemijlocit în intimitatea procesului tehnologic automatizat.

Datorită memoriei de capacitate mare a consolei autonome, varianta de programare off-line utilizează de obicei un software complex cu posibilităţi multiple de programare, cu o interfaţă grafică complexă, cu facilităţi de simulare şi testare a programului realizat. Prin contrast, varianta on-line utilizează un software minimal, cu posibilităţi reduse de programare, limitate de obicei la introducerea de cuvinte de comandă, fără interfaţă grafică. Se poate deci concluziona că programele complexe se realizează, testează şi simulează în varianta off-line, în etapa programării on-line făcându-se doar o “ajustare” finală a acestora.

Utilizarea calculatorului personal tinde să înlocuiască însă ambele variante de mai sus, deoarece combină avantajele programării off-line cu mobilitatea pe care o oferă la ora actuală calculatoarele portabile (tip notebook), ceea ce face inutilă utilizarea dispozitivelor “hand-held” şi elimină practic delimitarea între metodele off-line” şi on-line.

Transmiterea programului de la dispozitivul de programare la automatul programabil şi invers, în cazul utilizării consolei de programare autonome sau a calculatorului personal se face utilizând interfaţa serială RS 232 sau USB.

Memoria automatelor programabile stochează programe şi date şi este în general o memorie de dimensiune mică, între 1K la automatele micro şi 64 K la automatele foarte mari (actualmente se folosesc şi dimensiuni mai mari ajungând la 1 MB), unde, aşa cum s-a mai precizat mai sus, 1K poate însemna 1024 biţi, 1024 bytes sau 1024 cuvinte (words).

Memoria este segmentată în zone, una rezervată variabilelor de intrare-ieşire, alta variabilelor ce definesc starea internă a automatului (variabile intermediare) şi ultima este destinată programului ce urmează să fie executat. Acest mod se segmentare a memoriei este orientativ, putând exista diferenţe de la un tip de automat la altul. La un moment dat, în memoria automatului programabil se poate afla un singur program, indiferent de dimensiunea acestuia şi de spaţiul de memorie rămas neocupat. În concluzie, memoria automatelor programabile nu poate fi folosită pentru stocarea programelor, aceasta făcându-se pe dispozitive de stocare externe, uzual pe calculatorul personal prin intermediul căruia se face programarea şi transmiterea programelor.

Tipurile mai vechi de memorii utilizate în construcţia automatelor programabile erau realizate în variantă EPROM (electrically programmable read only memory), variantă ce presupunea, în cazul modificării programelor, ştergerea conţinutului memoriei cu lumină UV şi re-programarea pe dispozitive speciale de programare. Actualmente circuitele de memorie sunt realizate în tehnologie FLASH EEPROM (electrically erasable programmable read only memory), re-programarea memorie făcându-se cu uşurinţă prin intermediul software-ului de programare şi a unui cablu serial sau USB. De asemenea, se utilizează pe scară destul de largă şi memoriile RAM non-volatile, care utilizează baterii pentru menţinerea conţinutului memoriei.

Construcţia modulară a automatelor programabile permite adăugarea cu relativă uşurinţă a modulelor de extensie, care măresc numărul total al terminalelor de intrare şi ieşire, permiţând astfel extinderea numărului de elemente legate la intrări şi ieşiri fără a fi nevoie de achiziţia unui automat dintr-o clasă superioară.

O atentie speciala trebuie acordata intrarilor si iesirilor, deoarece in aceste blocuri se gaseste protectia PLC prin izolarea CPU de influenta distrugatoare a mediului industrial. Unitatea centrala de procesare(CPU) este creierul unui PLC. Este un microcontroler de 8, 16 sau 32 biti. CPU controleaza comunicatiile, conexiunile dintre celelalte parti ale PLC, executarea programului, operatiile cu memoria si controlul intrarilor si iesirilor. CPU

realizeaza un mare numar de verificari ale functionarii corecte a PLC. Orice eroare este semnalizata intr-un anumit mod.

Pentru a rula procese mult mai complexe este posibil sa conectam mai multe P.L.C.-uri la un calculator central. Un sistem real ar putea arata ca in imaginea de mai jos.

Fig. 2.18: Imagine de ansamblu al unui proces complex de automatizare

Programarea unui PLC se poate face in mai multe moduri, dar cel mai folosit mod este cel ce utilizeaza "diagrama scara", sau "ladder diagram". Diagrama scara este un mod de programare asemanator cu descrierea electrica clasica a unui sistem complex.

Diagramele ladder (scară) presupun transpunerea imediată, folosind simbolurile grafice pentru contacte, bobine, noduri a schemelor de automatizare echivalente realizate cu contacte şi relee clasice. Această modalitate permite introducerea iterativă, rapidă, a schemelor de comandă în forma clasică. Diagrama scara este o reprezentare simbolica a unor panouri cu relee; este constituita din linii orizontale plasate intre liniile verticale ce simbolizeaza tensiunea de alimentare. Pe fiecare treapta orizontala regasim trei tipuri de simboluri: Contacte normal deschise si normal inchise; Bobine de releu activate de circulatia curentului; Casete ce pot reprezenta relee de timp sau relee numaratoare.

Fig. 2.19: Fragment de program realizat cu diagrame ladder

Figura 2.20. Program scris in Ladder diagram

În figura 2.20 este prezentată o captură de ecran dintr-un program sub SYSWIN 3.4 al

firmei OMRON realizat în varianta cu diagrame ladder.