2 reprezentari plc

8/4/2019 2 Reprezentari PLC

1/44

45

REPREZENTAREA CU RELEEA VARIABILELOR LOGICE

2.1. Relee

Releul electromagnetic este format dintr-un solenoid (vezifigura 2.1) care, atunci cnd este alimentat cu tensiune, acioneaz cu ofor asupra unei armturi mobile schimbnd starea contactelor(contactele normal nchise se deschid iar cele normal deschise senchid).[22,1,18]

Contactele se afl n starea normal atunci cnd bobina

releului nu este alimentat cu tensiune.Un releu are o parte din contacte normal nchise (las curentul

s treac) i altele normal deschise, fr legtur galvanic unul cualtul.

Tensiunea de alimentare a bobinei releului este de valoare mic(nepericuloas pentru om) 5 V, 12 Vsau 24 V.

Fig. 2.1.

22


2/44

46

Butoanele sunt acionate manual (spre deosebire de relee),starea complementar celei normale meninndu-se ct timp butonuleste apsat.

Starea contactului unui releu se menine ct timp este alimentatcu tensiune bobina releului.

Contactele releului se pot afla n circuite de tensiune mare i potcomuta cureni de valori mai mari sau mai mici n funcie deconstrucia acestora. Spre exemplu contactele unui releu suportcureni de ordinul a 20 mA, iar contactele altui releu pot comutacureni de pn la 5 A. Exist relele care au contacte pentru curenimici i contacte (de for) pentru cureni de valori mari.

De fapt, aparatul care are rolul de a comuta, prin nchiderea ideschiderea circuitului pe baza unei comenzi (de natur electric),cureni de valori mari se numete contactor (care poate fielectromagnetic sau static).

n aceeai ordine de idei aparatul care nchide i deschidecircuite electrice care nu sunt parcurse de curent se numeteseparator. El are rolul de a specifica faptul c circuitul este subtensiune sau nu.

De regul, un circuit electric care sufer dese intervenii (spreexemplu pentru a fi recondiionat) se cupleaz la sursa de energie prinintermediul unui separator urmat de un contactor. Pornirea oprireamainii (circuitului) se face cu contactorul. n caz de intervenii lainstalaia electric se oprete maina cu contactorul i apoi se deschide

circuitul prin acionarea separatorului.D.p.d.v. constructiv diferena esenial dintre contactor iseparator este prezena camerei de stingere a arcului electric lacontactor. La deconectarea curenilor mari ntre ploturi (elementelecontactorului prin care circul curentul) apare un arc electric, care nutrebuie s se extind n afar - se ntrerupe n interiorul camerei.

Fig. 2.2.


3/44

47

n figura 2.2 sunt prezentate simbolurile folosite pentru

contactele releului,ND normal deschise iNI normal nchise.Comanda unui releu const, n cazul releelor electromagnetice

n conectarea bobinei acestuia la sursa de alimentare sau n conectarea

tensiunii de comand n cazul releelor electronice.n cazul releului electromagnetic (din figura 2.1) comanda seface prin nchiderea comutatorului din circuitul bobinei releului, iar ncazul releului electronic (cu optotriac din figura 2.3) comanda se face

prin acionarea ntreruptorului din circuitul de alimentare al LED-ului. [22]

Prin convenie un contact nchis reprezint starea 1 logic(permite circulaia curentului) iar un contact deschis reprezint starea

0 logic (ntrerupe circulaia curentului).innd seam de aceast convenie cu contacte ale releelor pot firealizate orice funcii logice, n figurile 2.4,...,2.6 fiind prezentatecteva implementri.

n figura 2.4 avem un circuit SAU realizat cu releele CRA iCRB, a cror contacte sunt notate respectiv A i B. Circuitul SAUarerolul de a comuta n zero ieirea numai dac toate intrrile sunt n zero.

L1 iL2 sunt liniile de alimentare ale becului,L1 fiind faza iarL2nulul reelei de alimentare cu energie electric.

Ieirea circuitului numit OUT este considerat n starea 1

logic dac becul se aprinde. Becul stins semnific 0 logic la ieireacircuitului logic.

Se constat c becul lumineaz dac oricare din contacte estenchis (sau amndou) fiind conectat la sursa de alimentare. Se stingedac ambele contacte sunt deschise, adic nici un releu nu este subtensiune (a se nelege bobin a releului).

Fig. 2.3.


4/44

48

n figura 2.5 este prezentat circuitul I cu dou intrri. Becullumineaz (este n starea 1 logic) dac ambele contacte A i B suntnchise, realiznd astfel conectarea becului la liniile de alimentare cuenergie electric. [23]

Pentru a realiza o negaie (un circuit NU ) se folosete uncontact normal nchis al releului, ca n figura 2.6.

Fig. 2.4.

Fig. 2.5.


5/44

49

Becul este aprins numai dac releul nu este alimentat cutensiune, contactul A rmnnd n starea normal (nchis).

Pe lng releele normale, prezentate mai sus, exist o clas derelee care ndeplinesc funcii de protecie specifice i o alt clas careacioneaz avnd drept variabil de intrare att comanda ct i timpul,motiv pentru care se numesc relee de timp.Releele de protecie au n componen un senzor (traductor) al uneimrimi supravegheate, un detector de valoare impus (pentru mrimeaurmrit) i un releu normal.n condiiile n care mrimea monitorizat iese din domeniul impus

bobina releului este alimentat i contactele releului iniiaz o aciune

specific (spre exemplu semnalizeaz depirea limitelor).Principalele relee de protecie sunt:

- relee maximale de curent, declaneaz dac curentul ntr-uncircuit depete valoarea impus;

- relee minimale de tensiune, acioneaz dac tensiuneamonitorizat scade sub valoarea impus;

- relee maximale de tensiune, acioneaz dac tensiuneamonitorizat depete valoarea impus;

- relee de temperatur, acioneaz cnd temperatura incintei

monitorizate scade sub o valoare (n cazul cuptoarelor) saucrete peste o valoare impus;

- relee de timp.

Releele de timp sunt de dou tipuri- cu temporizare la conectare contactele releului i schimb

starea dup un timp prestabilit msurat din momentul cndbobina releului a fost alimentat cu energie;

Fig. 2.6.


6/44

50

- cu temporizare la deconectare - contactele releului rmn nstarea n care au fost un interval de timp prestabilit dup ce

bobina releului a fost deconectat de la sursa de energie.

n figura 2.7 sunt prezentate contactele a dou relee de timp

a) contactul normal deschis se nchide la 5 secunde dup alimentareabobinei,b) contactul care este nchis pe durata alimentrii bobinei, se deschidela 5 secunde dup ce bobina nu mai este alimentat cu energie.

Releele pot fi utilizate n diferite scopuri (semnalizare, protecie,condiionare, reglare a mrimilor, .a.) n continuare fiind prezentatecteva aplicaii.

Exemplul 1. Circuitul "watchdog"

n aplicaiile industriale sistemele de conducere trebuie sfuncioneze continuu, iar n caz de defect al sistemului s intre nfunciune sistemele de protecie.

a) b)Fig. 2.7.

Fig. 2.8.


7/44

51

Circuitul "watchdog" semnaleaz oprirea programului rulat, pecalculatorul de proces prin nchiderea unui contact, vezi figura 2.8.

Instruciunile programului se execut sincronizat cu o frecvende tact. Dac programul s-a oprit, frecvena de sincronizare ainstruciunilor nu va mai fi prezent (lipsete tensiunea cu frecvena de

sincronizare).Bobina releului este alimentat din tensiunea de sincronizare(impulsurile din figura 2.8) dup redresare i filtrare. Dac programuls-a oprit lipsete tensiunea de alimentare a releului i contactul releuluise nchide semnaliznd starea sistemului sau alimentnd circuitele de

protecie.

Exemplul 2. Circuitul de control al funcionrii unui cuptor

Circuitele de autorizare sunt circuite care permit declanarea unui

proces, n situaia cnd sunt ndeplinite condiiile impuse de siguranaprocesului sau de modul de funcionare al acestuia.

n figura 2.9 este prezentat circuitul de control al pornirii unuicuptor.

Cuptorul pornete dac sunt ndeplinite cele patru condiii ianume:

- presiunea gazului de ardere este ntre limitele admise (contactelerelelor de presiune maxim i minim sunt nchise, respectivLMiLm);

- ventilatorul care furnizeaz aerul de amestec este pornit (releulde debit al aeruluiLfeste nchis);

Fig. 2.9.


8/44

52

- coul de evacuare a gazelor arse nu este obturat (releul de pecoul de ardereLc este nchis).

Releele fiind n serie, alimentarea bobinei releului CR1 se facenumai dac toate sunt nchise. Contactul normal deschis CR1 se

nchide i becul verde semnaleaz pornirea corect. Contactulnormal nchis se deschide i becul rou se stinge.

Exemplul 3. Circuitul de pornire al unui motor de c.a.

n figura 2.10este prezentat schemade for pentru schimbareasensului de rotire al unui motor de curent alternativ trifazat.

Pentru a inversa sensul de rotaie al unui motor se impuneschimbarea sensului de rotaie al cmpului magnetic nvrtitor produsde nfurrile statorice ale mainii. Dup cum se tie rotaia cmpuluimagnetic se produce n sensul succesiunii fazelor tensiunii de

alimentare a circuitului statoric ( R S T) . Pentru a schimba sensulde rotaie al rotorului (antrenat n micare de rotaie de cmpulmagnetic nvrtitor) este suficient s se schimbe ordinea alimentrii cutensiune a dou din nfurrile statorice.

Pentru sensul direct ( n sensul de rotaie al acelor ceasornicului)fazele R, S, T sunt conectate la nfurrile statorice notate cu 1, 2, 3

Fig. 2.10.


9/44

53

( astfel 1-R, 2-S, 3-T) de ctre contactele releului M1 , iar pentrurotirea n sens invers releul M2 conecteaz nfurrile motoruluiastfel 1-R, 3-S, 2-T (faza 2 a fost inversat cu faza 3).

Schema de comand este prezentat n figura 2.11.

Constatm c fiecare bobin de releu are, n serie, un contactnormal nchis al celuilalt releu (M2a cu M1 i M1a cu M2 ). Contactulseriese numete contact de interblocare i are rolul de a nu permitealimentarea cu tensiune a celuilalt releu (cnd unul dintre ele este subtensiune). Previne astfel manevrele greite de conectare invers aalimentrii motorului cnd acesta se afl n micare de rotaie(operatorul apas greit butonul de inversare a sensului).

Conectarea releului de schimbare a sensului se impune s sefac numai dup ce motorul s-a oprit.Se impune aceast condiie, pentru a nu solicita nici sarcina mecanic,

dar nici nfurrile mainii dac rotorul mainii are un sens derotaie i cmpul magnetic nvrtitor alt sens, cresc solicitrilemecanice, crete valoarea curentului prin nfurri i cretetemperatura nfurrii.

Contactele M1b, M2b, aflate, n paralel, cu butoanele de sens senumesc contacte de automeninere.Butoanele de sens conecteaz alimentarea pe bobina releului, ct timpsunt apsate, dup care circuitul se deschide i bobina releului este

Fig. 2.11.


10/44

54

scoas de sub tensiune (iar acesta modific contactele la stareanormal i motorul, dac a pornit se oprete). n schimb, dac existcontact de automeninere, la apsarea butonului se alimenteaz bobinareleului i aceasta nchide contactul de automeninere. Dup ce butonulnu mai este apsat, curentul bobinei se nchide prin contactul de

automeninere (M1 se alimenteaz prin M1b, iar M2 se alimenteazprin M2b ).

Releul RTeste un releu de temperatur care, dac temperaturanfurrilor motorului a depit limita admis, se deschide i ntrerupealimentarea cu tensiune a releelor, ceea ce conduce la tiereaalimentrii motorului i la oprirea acestuia.

Pentru oprirea motorului se apas butonul stop care scoate desub tensiune ambele relee.

2.2. Despre PLC

Controlerul PLC ( Programmable Logic Controller) este unsistem, care a aprut iniial din necesitatea de a nlocui funcia logicrealizat cu releele electromagnetice cu un ansamblu de contactoarestatice comandate de un program memorat capabil s efectuezeconexiunile (care erau realizate de releele electromagnetice).

Necesitatea se refer la creterea fiabilitii, la centralizarea sistemuluide comand, la standardizarea i modularizarea echipamentelor pentru

nlturarea rapid a defectelor.Primul PLC a aprut n 1968 (realizat de firma Bedford

Associates) i ndeplinea numai funcia de control, prin program, ainstalaiilor industriale. [24]ntre timp controlerele PLC au fost dotate cu noi funcii, pe lng celedestinate controlului funcionrii instalaiilor industriale, dintre carecea mai important estefuncia de reglare.

Reglarea se refer la posibilitatea sistemului de a elaboracomenzi prin intermediul crora un proces s i menin starea de

funcionare impus, indiferent de perturbaiile care acioneaz (pentrua scoate sistemul din starea dat).

Majoritatea productorilor (ABB, Allen-Bradley, GE-Fanuc,Hitachi, Honeywell, LG Industrial Systems, Mitsubishi, Motorola,Omron, Rockwell Automation, Schneider Automation, Siemens,Toshiba, Yokogawa) de echipamente PLC au implementat funcia dereglare dup abatere prin algoritmi PID [25,18,19]. n literatura despecialitate se afirm c numai 10% din buclele de reglare nu sunt


11/44

55

realizate cu regulatoare de tipul PID, ceea ce nseamn c sistemelePLC dotate cu funcia de reglare PID acoper 90% din necesitile dereglare ale industriei.

Comenzile sunt elaborate pe baza msurrii unor variabile ale

procesului, ceea ce nseamn c sistemul este prevzut cu intrrianalogice i cu intrri numerice (de la 4 la 40 intrri, n funcie depre).

n cele mai multe cazuri intrrile analogice accept semnal deintrare standardizat (spre exemplu tensiuni din domeniul 0,.., 1 V , 0,..,5 V, -10,.., +10 V sau cureni din domeniul 2,.., 10 mA, 4,.., 20 mA)dar uneori intrrile sunt specializate pentru un anumit tip de traductor(spre exemplu are intrri pentru msurarea temperaturii cu otermorezisten sau pentru msurarea temperaturii cu un termocuplu).Specializarea implic dotarea intrrii cu blocuri funcionale (spre

exemplu amplificatoare sau atenuatoare de semnal) care s adaptezevalorile semnalului furnizat de traductor la domeniile standardizate,acceptate de controler.Spre exemplu, un termocuplu furnizeaz tensiuni de ordinul mV carevor fi amplificate de adaptor, pentru a se ncadra ntr-unul dindomeniile tensiunilor de intrare standardizate ( de regul n domeniul0,.., 5 V)

Intrrile pot fi stri contact sau nivele de tensiune de diferitevalori cu variaie lent sau rapid n timp(spre exemplu exist domenii

de 12 Vcc , 24 Vcc, 5 Vcc, 100-120 Vac, 200-240 Vac, .a.).Observm c, fa de controlerele de nceput, controlereleactuale au pe lng intrri de tip contact (de releu) att intrri ct iieiri analogice. O parte din intrrile analogice sunt folosite pentru a

prelua semnale de la traductoare n scopul controlului i protecieiinstalaiei i o mic parte pentru a implementa funcia de reglare a unor

parametri (spre exemplu debit, temperatur, nivel .a.).De remarcat faptul c tipul intrrii i domeniul valorilor

semnalului de intrare pot fi stabilite prin program, la iniializareacontrolerului.

Comenzile, care reprezint ieiriale controlerului, pot fi- numerice de tipul stri ale unui contact (de releu) ;- analogice un semnal de tensiune sau curent, cu domeniul

precizat de necesitile procesului.Domeniul ieirilor analogice se stabilete prin program, iar n cazulsistemelor ieftine este fixat la un domeniu ( spre exemplu 0,.., 5 V), dectre productorul echipamentului.


12/44

56

Ieirile pot fi stri contact sau nivele de tensiune de diferitevalori (spre exemplu 24 Vcc, 5 Vcc, 100-120 Vac, 230 Vac, .a.),adoptate n aa fel nct s aib suficient energie pentru acionareaunui element de execuie.

Elementele de execuie sunt dispozitive care pot modifica

controlat, fluxul de materie sau fluxul de energie ntr-un proces.Drept elemente de execuie uzuale sunt motoare electrice,maini hidraulice, maini termice, contactoare statice, dispozitivemecanice .a.

Pentru prelucrarea numeric (de ctre microprocesorulcontrolerului) a mrimilor analogice, dup adaptarea domeniuluisemnalul de intrare (n sensul c semnalul de la intrarea analogic esteconvertit amplificat sau atenuat ntr-un semnal care s se ncadrezen domeniul intrrii convertorului analog numeric CAN) acesta estetransformat ntr-un semnal numeric de ctre CAN.

Pe lng intrrile i ieirile accesibile din exterior (conectate laprocesul industrial) controlerul are implementate:

relee interne, care sunt folosite pentru efectuarea unor operaiilogice (releele interne se ntlnesc uneori sub numele demarkeri,flaguri);

relee de timp, care permit iniierea unor activiti la momente detimp prestabilite;

numrtoare (care numr spre exemplu de cte ori s-a

modificat o intrare i genereaz un semnal cnd numrtorul aajuns la o valoare prestabilit), regitrii i memorii; oscilatoare, care permit sincronizarea n timp a unor activiti; comparatoare, care permit compararea a dou semnale i

evidenierea egalitii sau inegalitii acestora; sisteme de ntrerupere a unui program i comutarea pe o alt

secven n cazul unor evenimente deosebite (spre exemplu ncaz de defect al sistemului, n caz de nefuncionare a unuitraductor .a.).

O alt funcie este funcia de comunicare a controlerului PLCcu alte echipamente (spre exemplu cu un microprocesor, cu uncalculator, cu un sistem de conducere centralizat, .a.).

Fiecare productor de echipamente PLC ofer un protocol decomunicare, prin intermediul cruia dou (sau mai multe) PLC seneleg i pot schimba date ntre ele. Necazul este c rareori dou PLC


13/44

57

ale unor productori diferii pot comunica ntre ele, datorit faptului cau protocoale de comunicaie diferite.Not: Prin termenul de protocol de comunicaie se nelege ospecificaie a modului de codare a mesajelor schimbate ntre douentiti. De fapt nu se refer numai la codarea datelor, ci i la modul n

care decurge dialogul. Spre exemplu:- E1 trimite ctre E2 o cerere de conectare (connect request),- E2 ctre E1 un rspuns la cerere prin care accept conectarea,- n continuare se transfer date de la E1 la E2 i invers,- dup ce E1 a terminat de transferat datele trimite ctre E2 o

cerere pentru eliberarea conexiunii (disconnect request),- E2 trimite o confirmare (disconnect confirmation) i legtura

este eliberat, canalul de comunicaie putnd fi utilizat de alteechipamente.

Comunicarea se poate face prin interfee standardizate (spreexemplu Ethernet, RS232, RS485), care permit integrarea PLC ntr-oreea industrial sau chiar poate fi conectat la reeaua Internet. Uneoricomunicarea poate fi wireless pe baza standardului IEEE 802.3.Not: Termenul de interfa standardizat se refer la o specificaiecare precizeaz att la mediul fizic (modul de legare ntre ele aechipamentelor, spre exemplu prin 3 fire, prin 8 conductori .a.),nivelele semnalelor, viteza de transfer ct i protocolul de comunicaiedintre echipamente (care transmite primul, cum rspunde cellalt i n

ce ordine se transmit datele, cte date, ce semnificaie au semnalelevehiculate pe liniile de conectare, .a.).Cea mai simpl interfa este RS232 care are avantajul c poate

fi conectat att la PLC ct i la orice calculator care dispune de un port serial. Dezavantajele interfeei RS232 se refer la viteza detransfer de maximum 19,2 kbps i la distana mic dintre echipamente( de maximum 15 m).

Datorit faptului c echipamentele lucreaz n timp real,comunicarea trebuie s decurg n deplin siguran, fr erori i cuntrzieri ct mai mici. Din acest motiv se adopt protocoale de

comunicaie elaborate de diferite firme.Spre exemplu protocolul MAPal firmei General Motors este folosit nU.S.A. iar n Europa sunt folosite Profibus (cu posibilitatea detransmisie pn la 1,2 km, rat de transfer de 9,6,.., 500 kbps, pentrumaximum 32 staii) ,Modbus Plus(cu posibilitatea de transmisie pnla 450 m, rat de transfer de 1 Mbps la care se pot conecta maximum32 staii), FIP Bus, .a. [5]


14/44

58

Funcia de diagnoz a controler-ului se refer la capacitateaacestuia de a-i testa corecta funcionalitate, de a elabora rapoarte laintervale de timp impuse, de a genera semnale de alarmare sauatenionare la sesizarea unei anomalii.

Funcia de diagnoz poate fi implementat prin program i

extins pentru testarea funcionrii corecte a echipamentelor conectatela intrrile i la ieirile sistemului. Pe lng testarea hardware-uluisistemului, sistemele evoluate au posibilitatea de a verificafuncionarea corect a ansamblului de programe (soft-ul sistemului)

prin rularea controlat a unorprograme de autotestare, n sensul c segenereaz intrri impuse i se verific corectitudinea comenzilor.

O alt clas de programe de diagnoz au drept scop ajustarea parametrilor fizici ai sistemelor de msurn scopul compensriierorilor.Spre exemplu, datorit temperaturii mediului ambiant, parametrii

adaptorului se modific (fr voia noastr). n aceste condiii semnalulnumeric, corespunztor mrimii msurate va fi mai mic sau mai maredect cel real. Controlerul genereaz la intrare un semnal care conducela o valoare numeric cunoscut. Dac se obine alt valoare,controlerul modific factorul de amplificare al adaptorului pentru aobine valoarea numeric corect. Aceast caracteristic a sistemuluide a-i modifica parametrii de funcionare sau structura intern nscopul micorrii efectului perturbaiilor se numete adaptabilitate.

Elaborarea programului pentru controler se face pe uncalculator oarecare utiliznd:- scheme de conexiuni (leadder logic diagram), similare celor din

figurile 2.9, 2.11;- pe baza descrierii schemelor logice cu ajutorul unui program

specific controlerului, folosind instruciuni specifice;- pe baza descrierii schemelor logice ntr-un limbaj de

programare (spre exemplu n C) acceptat de controler;- pe baza unor limbaje standardizate pentru controlere, de cele

mai multe ori folosindu-se specificaiile IEC 1131.

Pentru programe simple sau pentru modificarea unui program existentn memoria PLC se poate folosi interfaa local a controlerului.

Introducerea programului pentru controler, n memoria acestuia, seface prin intermediul unui conector, cu care este prevzut sistemulPLC ( de regul interfaa asigur un transfer serial al datelor, fiind detipul RS232 sau USB - Universal Serial Bus ). Prin intermediulconectorului elementul de programare (un laptop, un calculator sau uncircuit specializat de programare) are acces la o magistral.


15/44

59

Limbajele folosite de controlere nu au fost nc standardizate,

fiecare productor folosind alte instruciuni, care de fapt au acelaiscop de implementare, prin intermediul controlerului, a unor funciilogice.

Controlerele mai performante accept instruciuni n limbajeevoluate, spre exemplu n limbajul C.Sunt sperane de unificare a limbajelor de programare a PLC

prin intermediul standardului IEC 1131 elaborat de ComisiaInternaional de Electrotehnic IEC ( International ElectrotechnicalCommision) vezi paragraful urmtor. De fapt productorii deechipamente PLC nu au renunat n totalitate la sistemul propriu de

programare, ci au introdus suplimentar posibilitatea programrii pe baza specificaiilor standardului menionat. Aceast facilitate esteindicat prin compatibilitatea echipamentului cu standardul (IEC1131

compliant). Nu trebuie confundat funcia de comunicare cu funcia de

programare a controlerului. Cele dou sunt separate att fizic (pentruca s se evite reprogramarea accidental a controlerului) ct ifuncional.

Pentru programarea PLC i testarea funcionalitii existsoft-uri dedicate (CAD) puse la dispoziie de productorii deechipamente. Spre exemplu PicoSoft cu ajutorul cruia se potdesena schemele i se poate simula funcionarea este pus la dispoziie

gratuit (pentru platforme Windows) de firma Allen-Bradley. Poate fidescrcat de la adresa [25].

Tabelul 1.

TABEL COMPARATIV AL CARACTERISTICILOR UNITATILOR CENTRALE PLC

COD IC697CPX772 IC697CPX782 IC697CPX928 IC697CPX935INTRARI/IESIRI NUMERICE 2k 12k 12k 12kINTRAR/IESIRIANALOGICE 8k 8k 8k 8k

MEMORIA DISPONIBILAAPLICATIEI UTILIZATOR

512k 1 M 6 M1 M (Fastmemory)

TIMPUL DE EXECUTIE AOPERATIILOR LOGICE

0.4ms/k 0.4ms/k 0.4ms/k 0.4ms/k

INDEX ALPERFORMANTEI

6.0 8.0 8.0 10.0

PROCESOR 486DX4 486DX4 486DX4 486DX4FRECVENTAPROCESORULUI

96MHz 96MHz 96MHz 96MHz

ARITMETICA IN VIRGULAMOBILA

DA DA DA DA


16/44

60

n tabelul 1 sunt prezentate caracteristicile unitilor centrale de prelucrare numeric din componena unor PLC iar n tabelul 2 sunt prezentate comparativ performanele PLC produse de patru firmereprezentative. S-au marcat cu stelue facilitile oferite de productor

privind caracteristicile ( sczut *, medie **, ridicat ***).[26]

Tabelul 2.

Firma ABB Siemens Allan Bradley GE Fanuc

Includerea in setul de instruciuni afunciilor trigonometrice

** * *** ***

Includerea blocurilor PID *** *** *** ***Posibilitatea includerii de subrutineparametrizate

- - ** ***

Structuri predefinite in C pentruutilizatori

* * *** **

Software compatibil cu actualelesisteme de operare ** ** *** ***

Comunicaii prin cablu ** ** *** ***Furnizare piese de schimb (service) *** *** ** **Compatibilitate cu noile CPU ** ** ** ***Extensibilitate *** *** ** **Programare cu laptop standard ** ** ** ***Detectare si raportate defecte * * ** ***

n figura 2.12 este prezentat aspectul exterior al unui PLC.

Fig. 2.12.


17/44

61

Exemplul 1. Semnalizarea strii unui circuit electric

Circuitul din figura 2.13 are rolul de a semnaliza luminos (cu unLED) starea alimentrii sarcinii de curent alternativ, notat cu R.

Precizm, de la bun nceput, c situaia prezentat nu va fi niciodatntlnit n practic, datorit unor inconveniente printre care faptul cnu revine n starea iniial fr o comand extern (vezi finalul logiciide comand).Rezistorul R este alimentat cu ~220 Vca de la sursa AC dac bobinareleului C este sub tensiune.Circuitul de comand are dou butoane fr revenire (odat apsate

rmn aa) unul notat cuP pentru pornire i unul notat cu O pentruoprire.

Dac Peste apsat se alimenteaz bobina releului B, contactulacestuia se nchide i bobina releului Cva fi conectat la sursa de c.c.notat VCC. Contactul releului C se nchide i sarcina este alimentatiar LED - ul se aprinde indicnd prezena tensiunii n circuitul de for(de c.a.).

Fig. 2.13.


18/44

62

Dac O este apsat se alimenteaz bobina releului A, contactulacestuia se nchide i bobina releului C va fi deconectat la sursa dec.c. Contactul releului C se deschide i sarcina este scoas de subtensiune; iar LED-ul se stinge indicnd faptul c sarcina nu estealimentat.

Pentru a aduce circuitul n starea iniial se impune a debloca celedou butoane.Constatm c toat logica de comand, inclusiv releele sunt

implementate de ctre PLC. n exteriorul acestuia se afl numai butoanele care constituie intrri ale PLC i sarcina, conectat la unadin ieirile controlerului.

Exemplul 2. Transferul programului n memoria unui PLC

n figura 2.14 la PLC s-au conectat la intrri 3 contacte ale unor

mrimi din proces, iar la o ieire s-a conectat un bec.PLC- ul prezentat are 6 intrri (notate cu X) , 6 ieiri (notate cu Y) ,dou borne de alimentare L1 , L2 i un conector pentru programare(Programming).

Contactele conectate la PLC pot avea orice nume, n schimb ncadrul programului se vor folosi numai numele porilor (ale bornelorPLC) la care este conectat contactul. Observm c n cadrul schemei

Fig. 2.14.


19/44

63

de programare (din partea de jos a figurii ) apar notaiile porilornscrise pe PLC (X1,X2, X3 pentru contactele de intrare i Y1 pentru

becul conectat la ieire).

Se impune a face o distincie clar ntre elementele fizice

conectate la PLC i elementele din programul controler-ului asociateacestor elemente fizice, cu toate c pot avea aceeai denumire.n cazul figurii 2.14 programul din memoria controlerului

(exprimat prin schema din partea de jos a figurii) conine contactulnotat X1(element de programare) care este asociat elementului fizicconectat la prima born de intrare a PLC i care ca element fizic se

poate numi totX1 sau altfel (spre exemplu START). De fapt,elementul de programare X1 are alocat un registru (o zon dememorie) n care se pstreaz valoarea ON sau OFF. Programul va

prelua starea contactului din registrul asociat (i tot acolo va face

actualizarea strii).

Execuia programului controlerului

Programul controlerului se execut secvenialspre deosebirede circuitele cu relee unde aciunea contactelor este asincron (apare laorice moment de timp i rezultatul se obine imediat ce s-a schimbatstarea unui contact).

Dup ncheierea programului acesta este reluat ciclic, de la

nceput. Durata unui ciclu poate fi n domeniul 1,..., 100 ms.Etapele oricrui program sunt evideniate n continuare.A. Selftest

Controlerul efectueaz o diagnosticare a strii sistemului i n cazulfuncionrii corespunztoare trece la etapa de preluare a mrimilorconectate la intrrile PLC ului.

B.Actualizarea strii intrrilorSecvenialitatea nseamn c la momente discrete de timp

controlerul execut o aciune de testare a unui contact sau intrareanalogic, apoi al altui contact .a.m.d., pn cnd efectueaz

actualizarea strii tuturor elementelor conectate la intrrilecontrolerului . De fapt, actualizarea const n memorarea striiintrrilor ntr-o memorie RAM.

B. Analiza circuitului i actualizarea n memorie a striiieirilor

n faza urmtoare analizeaz prima ramur a circuitului,calculeaz rezultatele i modific n memorie starea ieirilor.


20/44

64

Trece la analiza urmtoarei ramuri de circuit .a.m.d. pn la sfritulschemei. Acesta este ordinea impus n care se testeaz i secalculeaz rezultatele aciunii contactelor.Ordinea impus este:- se ncepe din colul stnga sus al diagramei,

- se parcurge prima ramur de la stnga la dreapta i se memoreazrezultatul (adic starea ieirilor din ramura respectiv),- se trece la urmtoarea ramur n josul schemei, pn la sfrit.De reinut faptul c se memoreaz, imediat ce se face calculul, stareaieirilor circuitului (din simplul motiv c starea memorat va fiutilizat n restul calculelor, pe ramurile care urmeaz).Not: Exist posibilitatea, ca n calculele care se execut, s sefoloseasc date ale intrrilor neactualizate, prin specificarea explicit aacestei opiuni. S-a prevzut aceast posibilitate pentru a folosi ncalcule date considerate sigure sau date care se eantioneaz la

intervale mai mari de timp.C.Actualizarea strii ieirilor PLCn aceast ultim etap se face actualizarea ieirilor propriu-zise

de la bornele controlerului PLC, dup care se reia programul de lapunctul A.

Rezult c pe parcursul analizei schemei (a derulrii programului ) starea unei ieiri se poate modifica de mai multe ori,dac logica schemei o impune.

Aceast modalitate de parcurgere a schemei determinnecesitatea de a nu schimba ordinea n care sunt poziionate ramurilecircuitului, pentru c exist probabilitatea ca s se obin alte rezultate.Dac un contact condiioneaz funcionarea altuia, prin schimbarea

poziiei se poate ca s fie testat mai nti contactul al doilea rezultc primul contact nu va mai condiiona funcionarea celui de al doilea(la testarea celui de al doilea contact se va lua n considerare stareaneactualizat , veche, din memorie a primului contact). Se impuneconcluzia c o ramur de circuit nu poate condiiona funcionarea uneiramuri din amonte (microprocesorul nu se ntoarce s reanalizeze

ramurile deja parcurse).

Exemplul 3. Realizarea unui generator de oscilaiidreptunghiulare

Actualizarea strii intrrilor la momente discrete de timp, n ordineaprecizat, permite realizarea unui oscilator cu un singur releu i uncontact al acestuia, ca n figura 2.15.


21/44

65

La prima testare C1 este nchis i PLC alimenteaz bobina releuluiC1care va fi n starea ON notat cu H. Bobina fiind alimentatcontactul C1 se deschide.C1=H n intervalul de timp dintre testri, notat cu Ta.A doua testare gsete C1 deschis i PLC taie alimentarea bobinei

releului C1 care va fi n starea OFF, altfel scris C1=L. Contactul C1 senchide.C1=L n intervalul de timp dintre testri, Ta.

La a treia testare C1 este nchis i PLC alimenteaz bobina C1= H.Bobina fiind alimentat contactul C1 se deschide.C1=H n intervalul de timp dintre testri, Ta.

A patra testare gsete C1 deschis i PLC taie alimentarea i C1=L.Contactul C1 se nchide.C1=L n intervalul de timp dintre testri, Ta..a.m.d.

Constatm c starea bobinei BC1 se modific la fiecare testare,obinnd astfel o form de und dreptunghiular de perioad 2Ta ifactor de umplere de 50%.

Din punctul de vedere al programrii, contactul C1 reprezint ointrare pentru PLC iar bobina CR1 reprezint o ieire a controlerului.Se justific aceast afirmaie prin faptul c intrarea C1 determin

starea bobinei CR1 (alimentat sau nealimentat).Intrrile PLC sunt prezente n instruciunile condiionale ale

programului iar ieirile PLC sunt instruciunile care stabilesc stareaieirilor.

Structurile PLC pot implementa funcii de memorare i prelucrare matematic avansat a datelor (funcii statistice, funciitrigonometrice, derivare, integrare, .a.).

C1 C1

L1 L2

Fig. 2.15.


22/44

66

Structura hadware a unui PLC

Din punct de vedere hardware, o instalaie complex poateconine mai multe PLC de sine stttoare sau grupate ntr-un rack, cu o

singur surs de alimentare i cu un bus de comunicaie ntre ele i cuexteriorul, vezi figura 2.16.

Uneori exist mai multe rack-uri locale, n apropierea instalaiei,care comunic cu un sistem centralizat de conducere i supraveghere.Costul sistemelor PLC fiind n continu scdere, exist tendina de aimplementa cte un PLC sau un grup de PLC - uri pentru fiecareelement din sistem (main, instalaie, .a.) care s preia funciilelocale de supraveghere i conducere i s comunice cu sistemulcentralizat prin intermediul unei magistrale de comunicaie. Se poatevorbi, n aceast situaie de sisteme de conducere distribuite pentru cfuncia de conducere nu mai este centralizat (o parte din decizii se iau

la nivel local).Orice controler PLC, indiferent de productor, are urmtoarele

componente (vezi figura 2.17):- surs de alimentare cu energie electric intern sau extern, care

poate fi de c.a. (120 Vsau 220 V) sau de c.c. ( 24 V);- unitate central de prelucrare CPU (Central Processing Unit);

Fig. 2.15

Fig. 2.16.


23/44

67

- memorii de tipul RAM i memorii de tipul ROM (de obicei suntreinscriptibile electric, adic sunt EEPROM), blocul MEMORYdin figur;

- sistemul de preluare a semnalelor din proces INPUT;- sistemul comenzilor ctre proces OUTPUT;

-

o interfa pentru programarea PLC, care poate fi integrat nsistemul intrrilor;- una sau mai multe interfee pentru comunicarea cu alte

echipamente (o magistral de comunicaie cu exteriorul), carepoate fi integrat de blocurile I/O.

- un sistem de afiare (display i LED - uri) a strilorcontrolerului .

Intrrile i ieirile sistemului sunt o parte digitale (DISCRETEiREGISTER) i altele (mai puine) analogice (ANALOG).Semnalul analogic de la intrare este convertit n semnal numeric prinintermediul unui CAN convertor analog numeric la ieirea cruia seobine o valoare pe 8, 10 sau 12 bii n funcie de rezoluiaconvertorului.O caracteristic important a sistemului intrrilor analogice (condiionat de CAN) este viteza de conversie, exprimat prin timpul

dintre momentul aplicrii semnalului analogic i momentul de timp lacare este disponibil semnalul digital corespunztor valorii analogice dela intrare. Dac semnalele analogice din proces sunt rapid variabile ntimp se impune ca PLC s dispun de un CAN performant, cu timp deconversie mic (spre exemplu de ordinul s ).Pentru c traductoarele conectate la intrrile analogice au diferitedomenii de variaie a semnalului se impune prezena unui adaptor

Fig. 2.17.


24/44

68

(nainte de CAN) care s modifice domeniul semnalului pentru a ficompatibil cu domeniul acceptat de CAN. Spre exemplu domeniile-10V,...,+10V; 0,...,10V; 0,..., 100mV; 2,...,10mA; 4,...,20mA trebuieconvertite la domeniul acceptat de CAN, adic la domeniul 0,...,5V.

Semnalele digitale de intrare, provenind de la traductoare, pot aveadiferite nivele de tensiune alocate cifrei zero logic i cifrei unu logic.Controlerul lucreaz cu o singur reprezentare a semnalelor digitale,motiv pentru care n structura PLC sunt prezente, la fiecare intrareadaptoare de semnal digital. n figura 2.18 este prezentat o schem aadaptorului pentru reprezentri n c.c. a semnalelor digitale din proces.

n figura 2.19 este prezentat o schem a adaptorului pentrureprezentri n c.a. a semnalelor digitale din proces.

Fig. 2.18.

Fig. 2.19.


25/44

69

Constatm c n ambele scheme se folosete optocuplarea n scopulseparrii semnalelor din proces de controlerul sistemului, pentru

protecia acestuia.n cadrul schemei din figura 2.18 diodele D1 iD2 au rolul de limitare

a semnalului de la intrare.Scheme din figura 2.19 primete la intrare semnal de c.a. care esteredresat de puntea de diode PD, filtrat de grupul R1,R,Ci limitat cavaloare de dioda ZenerDz.

Semnalele digitale de ieire, sunt furnizate procesului prinintermediul unui adaptor cu funcia de a converti semnalul digitalfurnizat de CPU n semnal compatibil cu elementul de execuie care vafi conectat la respectiva ieire.

Exist elemente de execuie la care PLC le furnizeaz un curent,

ceea ce nseamn c elementul de execuie se conecteaz ntre bornade ieire a PLC i mas (sourcing output).

Exist elemente de execuie care dispun de o surs proprie dealimentare i se vor conecta ntre borna de ieire a PLC i sursa proprie(sinking output).

Elementele numerice de execuie lucreaz unele cu semnale deintrare de c.c. iar altele cu semnale de intrare de c.a. [15]

Spre exemplu n figura 2.20 este prezentat o ieire a PLC carefurnizeaz semnale digitale de c.c. echipamentului conectat la

respectiva ieire.

n figura 2.21 este prezentat adaptorul pentru o ieire cu semnaldigital n curent alternativ.

Fig. 2.20.


26/44

70

Semnalele analogice de comand (de la ieirile PLC) se obinprin convertirea semnalului digital ntr-un semnal analogic cu ajutorulunui circuit electronic CNA numit convertor numeric analogic.

2.3. Elemente de programare a PLC

Elaborarea programului de funcionare al unui PLC se face prinintermediul unor instruciuni de programare specifice fiecrui

productor de echipamente sau prin intermediul unor limbaje de

programare a PLC impuse de standardul IEC 1131 ( InternationalElectrotechnical Commision).n continuare vor fi prezentate principalele elemente de

programare definite de IEC 1131, care standard datorit diferitelorrevizuiri este cunoscut i sub numele IEC 61131.Standardul nu se refer numai la programarea PLC, fiind un manual dedefinire a sistemelor cu logic programabil. Se compune din maimulte seciuni, i anume:

- informaii generale (1);

- echipamente i testarea acestora (2);- limbaje de programare, conine o descriere a instruciunilor i

informaii privind standardele de programare (3);- indicaii pentru utilizarea sistemelor PLC (4);- tehnici de comunicare (5);- control prin logic fuzzy (6).

Fig. 2.21.


27/44

71

n cadrul celei de a treia seciuni sunt definite diferite modele (limbaje)de programare, i anume:

LD (Ladder Diagram) limbaj grafic, pe baza schemelor(diagramelor) cu contacte;

FBD (Function Block Diagram) limbaj grafic, pe baza

schemelor bloc (scheme logice);IL ( Instruction List) limbaj text, pe baza listelor demnemonici;

ST (Structured Text) limbaj text pe baza unui set deinstruciuni, similare celor din limbajul BASIC clasic de programare;

SFC (Sequential Function Charts) este o metod grafic,specificnd fluxul de date prin blocuri funcionale, in care se nscriuinstruciuni ale unui alt limbaj de programare. [17,27]

Tabelul 3.

Numele Tipul Numrul biilor DomeniulBOOL boolean 1 0 to 1SINT short integer 8 -128 la 127INT ntreg 16 -32768 la 32767DINT double integer 32 -2.1e-9 la 2.1e9LINT long integer 64 -9.2e19 la 9.2e19USINT unsigned short

integer8 0 la 255

UINT unsigned integer 16 0 la 65536UDINT unsigned double

integer32 0 la 4.3e9

ULINT unsigned longinteger

64 0 la 1.8e20

REAL nr. real 32 -LREAL long reals 64 -TIME durat nespecificat -DATE dat nespecificat -TIME_OF_DAY, TOD timp nespecificat -DATE_AND_TIME, DT dat i timp nespecificat -STRING ir variabil

-BYTE 8 bits 8 -WORD 16 bits 16 -DWORD 32 bits 32 -LWORD 64 bits 64 -


28/44

72

n cadrul tabelului 3 sunt prezentate tipurile de date acceptate de PLCcare pot fi folosite n cadrul programelor.

nainte de a prezenta elementele principale ale celor cincilimbaje de programare se impun cteva consideraii privind abordarea

programrii controlerelor.

Secvenialitatea execuiei instruciunilor conduce la foarte multestri succesive ale automatului i o proiectare necorespunztoaredetermin stri nedorite ale sistemului, ceea ce conduce la un efortconsiderabil pentru depanarea programelor. O proiectarenecorespunztoare mparte bugetul de timp necesar implementriiastfel : 10% stabilirea temei, 10% concepie, 30% scrierea programului(softul), 40% testare i depanare, 10% elaborarea documentaiei.

O programare structurat determin un sistem fiabil, care poatefi cu uurin completat (upgrade) i care, de altfel, scurteaz i timpulnecesar implementrii. Se afirm [10]c o cretere la 30% a timpului

alocat concepiei (structurrii) va micora timpul alocat scrieriiprogramului la 10% i va scdea timpul necesar depanrii la 10% (iato economie de 30%, adic o scdere a timpului necesar implementriiautomatului).

n figura 2.21 este prezentat modul orientativ de structurare iindicaii privind limbajul care ar trebui adoptat pentru sistemelesecveniale.

Limbajul IL ( Instruction List), poate fi considerat similarlimbajului de asamblare folosit de microprocesoare. Sunt puine tipuri

Fig. 2.21.


29/44

73

de controlere care mai pot fi programate prin intermediul listelor deinstruciuni (limbajul IL) i tendina este de a nu mai fi utilizat. Cauza

principal este faptul c celelalte limbaje sunt mai uor deimplementat.

Limbajul ST( Structured Text) de text structurat este similarlimbajelor de nivel nalt C i Visual Basic.Exist un program principal (ntre PROGRAM i

END_PROGRAM) care apeleaz funcii sau subrutine.n primele linii se declar tipul variabilelor ntr-un bloc (care sencheie la END_VAR). Blocul ncepe cu una din combinaiilespecificate n tabelul 4.

Tabelul 4.

Declaratia DescriereVAR nceputul blocului de declarare a

variabilelor (n general)END_VAR Sfritul blocului de declarare a

variabilelorVAR_INPUT Declararea variabilelor ce se vor transfera

unei funciiVAR_OUTPUT Declararea variabilelor ce se vor transfera

dintr-o funcieVAR_IN_OUT Declararea variabilelor ce se vor transfera

ntre funcie i program apelant, att ca

intrare ct i ca ieireVAR_EXTERNAL Variabile externeVAR_GLOBAL Variabile globaleVAR_ACCESS Variabile de acces

VAR_INPUT, VAR_OUTPUTi VAR_IN_OUTdeclar variabile carevor fi argumente ale unor funcii prin intermediul respectivelorvariabile se transfer date ntre program i funciile pe care le apeleaz.

Exemple de declaraii pentru variabile:VAR A, B, C : INT ; END_VARVAR A : STRING[10] ; END_VARVAR A : STRING[10] := mama; END_VARVAR A : BOOL; END_VARVAR CONSTANT A : REAL := 6.12345 ; END_VARVAR RETAIN A : ARRAY[1..5,1..6] OF INT; END_VAR


30/44

74

n tabelul 5 sunt precizate cuvintele cheie asociate variabilelor,

prin intermediul crora se fac precizri asupra proprietilor acestora.

Tabelul 5.

Declaratia DescriereRETAIN Variabila i menine valoarea i dup ntreruperea

alimentrii PLCCONSTANT Valoare constant ce nu poate fi modificatAT Specific locaia de memorie ce se aloc vatiabileiOF Pecizeaz tipul variabilei (INT, BOOL,...)

Funciile sunt ncadrate de cuvintele cheie

FUNCTION nume_funcie iEND_FUNCTION.

n tabelul 6 sunt prezentai operatorii aritmetici i operatorii logici,ncepnd cu cel mai prioritar.

Tabelul 6.

Operatoriaritmetici i logici

Descriere

> Mai mare>= Mai mare i egal= Egal


31/44

75

Tabelul 7.

Instruciunile DescriereIF-THEN-ELSIF-ELSE-END_IF;

IF

CASE-valoare:-ELSE-END_CASE; CASE

FOR-TO-BY-DO-END_FOR;

FOR

WHILE-DO-END_WHILE;

WHILE

Exemplu pentru IF:

Dac bitul 02 al intrrii I:000 (I:000/02) este OFF bitul 1 alieirii O:001 (O:001/01) se seteaz ON, iar dac 02 al intrrii I:000 ON

nu modific nimic.

IF (I:000/02 = 0) THENO:001/01 := 1;

END_IF;

Exemplu pentru IF complet:IF (I:000/00 = 1) THEN

O:001/00 := 1;ELSIF (I:000/01 = 1 AND T4:0/DN = 1) THEN

O:001/00 := 1;ELSE

O:001/01 := 1;END_IF;

Exemplu pentru CASE:

n funcie de valoarea variabilei N7:0 unul sau mai muli bii ai portului de ieire O:000 se modific. Se seteaz ON unul din biii

00,...,03 iar dac N7:0 este mai mare ca 3 se seteaz toi biii 04,...,07n OFF.CASE N7:0 OF0:O:000/00 := 1;1:O:000/01 := 1;2:


32/44

76

O:000/02 := 1;3:O:000/03 := 1;ELSEO:000 := 0;

END_CASE;

Exemplu de bucl FOR:

Pentru domeniul 0,...,4 al variabilei N7:0 se adun la variabilaF8:10 valorile F8:[ 0],..., F8:[4].

F8:10 := 0;FOR (N7:0 := 0 TO 4) DO

F8:10 := F8:10 + F8:[N7:0];END_FOR;

Alt mod de a realiza o bucl.N7:0 := 0;

REPEATN7:0 := N7:0 + 1;

UNTIL N7:0 >= 10END_REPEAT;

Exemplu de bucl WHILE:

Vezi exemplul pentru FOR.

F8:10 := 0;N7:0 := 1;WHILE (N7:0 < 5) DO

F8:10 := F8:10 + F8:[N7:0];N7:0 := N7:0 + 1;

END_WHILE;

Exemplu de program principal:

PROGRAM MAINVAR

I: INT;END_VAR


33/44

77

I:= 0;REPEAT

I:=I+1;UNTIL I>= 10;

END_REPEAT

END_PROGRAMExemplu de funcie pentru un bistabil RS:

FUNCTION_BLOCK SR(*Bistabilul RS*)

VAR_INPUTS: BOOL;R: BOOL;

END_VAR

VAR_OUTPUTQ: BOOL;

END_VARIF S OR R THEN

Q: = S;ELSE

(*nu se modifica starea ieirii*)END_IF

END_FUNCTION_BLOCK

Instruciuni speciale:

IIN(); Se face remprosptarea valorii de intrare imediat(immediate input update);

EMPTY Variabil neiniializat.

Limbajul ST are implementate principalele funcii matematice, spreexemplu:

ABS(A) valoarea absolut;SQR(A) radicalul de ordin doi;LN(A) logaritmul natural;LOG(A) logaritmul n baza zece;EXP(A) exponeniala;SIN(A), COS(A), TAN(A) funcii trigonometrice directe;ASN(A), ACS(A), ATN(A) funcii trigonometrice inverse;XPY(A,B) sau A**B ridicarea la putere;


34/44

78

MAX(A,B) furnizeaz valoarea maxim a celor dou;

Pe lng funciile matematice standardul IEC1131implementeaz o serie de funcii pentru iruri de caractere:

CONCAT(A,B,...) concatenarea irurilor (de caractere);DELETE(IN:=A, L:=n, P:=m) terge n caractere din irulA

ncepnd cu poziia m;FIND( IN1:=A, IN2:=B) caut irulB n irulA i furnizeaz

poziia unde ncepe irulB n cadrul iruluiA;INSERT( IN1:=A, IN2:=B, P:=C) nsereaz irul B n irul A

ncepnd cu poziia C;LEN(A) furnizeaz lungimea irului A;LEFT(IN:=A, L:=n) furnizeaz n caractere din cadrul irului

A, ncepnd din partea stng a irului;

O alt serie de funcii rezolv problema setrilor sistemelor dincadrul PLC, spre exemplu setarea numrtoarelor se face cu funciile:CTD, CTU, CTUD.

Astfel :CTD(CD:=A, LD:=B, PV:=C) seteaz nu numrtor care i

scade valoarea registrului A (care iniial este setat la valoarea B prinfuncia LD - load preset) ct timp A= C;

TON (IN:=A, PT:=B) - seteaz n ON un circuit detemporizare;

TOF (IN:=A, PT:=B) - seteaz n OFF un circuit detemporizare;

RS(A,B) - stabilete intrrile A i B pentru un bistabil de tipulRS;

Sistemul are funcii pentru manipularea biilor din cadrul unuicuvnt, spre exemplu:

SHL(IN:=A, N:=m) - deplaseaz ctre stnga m bii dinA;SHR(IN:=A, N:=m) - deplaseaz ctre dreapta m bii dinA;ROR(IN:=A, N:=m) - rotete ctre dreapta m bii dinA ;ROL(IN:=A, N:=m) - rotete ctre stnga m bii dinA ;


35/44

79

De remarcat faptul c limbajul ST permite apelarea de subprogramescrise n alte limbaje.

Limbajul SFC (Sequential Function Charts) , spre deosebire

de celelalte limbaje, permite ca mai multe procese s fie active nacelai moment de timp. De fapt programele se activeaz concurenialn sensul c se strduie s acapareze resursele sistemului, mai exact s

preia din timpul de lucru al controlerului.Limbajul mai este cunoscut sub numele GrafcetsauIEC848.Principalele elemente ale grafurilor SFC sunt prezentate n figurile2.22,...,2.27.

Prin intermediul liniilor se indic trecerea de la un pas la altul,adic tranziia automatului dintr-o stare n alta.

Simbolul din figura 2.22 specific o instruciune condiional(de tipul IF sau WAIT) indicnd faptul c se va trece la pasul urmtorcnd condiia este ndeplinit.Prin intermediul blocurilor (a dreptunghiurilor) se indic stareacircuitului. Spre exemplu simbolul din figura 2.23 indic prima stare acircuitului.

De regul o stare ( un pas al circuitului) are asociat o aciune,vezi figura 2.24.

Fig. 2.22. Fig. 2.23.

Stare (pas) Aciune

Fig. 2.24.


36/44

80

Un macropas conine un numr de instruciuni, cu simbolul n figura2.25. De regul blocul este asociat subrutinelor i funciilor.

n figura 2.26 este prezentat simbolul pentru selecia unei ci.Programul va urma numai una din cele dou ci.

Fig. 2.25.

Fig. 2.26.

Fig. 2.27.


37/44

81

n figura 2.27 este prezentat blocul care semnific dou ramurisimultane ( este vorba de un circuit I).

n figura 2.28 este prezentat un exemplu de aplicare a metodei SFC pentru un sistem care are drept scop deblocarea (descuierea) a douui. Prima u se deschide dac sunt introdui corect 3 digii, iar a douase deschide dac sunt introdui corect 2 digii. Daca unul din digii este

incorect ua rmne blocat (se d o nou comand de nchidere, cutoate c ua este deja blocat).

Limbajul FBD (Function Block Diagram)

Principiul pe baza cruia a fost implementat limbajul FBDconst n transferul datelor de la intrri ctre ieiri prin intermediul

Fig. 2.28.


38/44

82

blocurilor funcionale. De fapt limbajul foreaz programatorul sevidenieze transferul datelorprin sistem.Spre exemplu n figura 2.29 ieirea O:000/01 este activ dac laintrareaA avem o valoare mai mic dect la intrareaB (B=N7:2), undeintrarea A este determinat de variabilele N7:0 i N7:1prin relaia

)1:7(*)0:7sin( NlaNA =.

Blocurile funcionale ale limbajului FBD au un corespondent ninstruciuni scrise n limbajul ST(Structured Text). Spre exemplu

blocul din figura 2.30 este implementat n ST cu instruciunea):,:,:(: CMXBINAMNLIMO ==== .

Exist blocuri funcionale definite (bistabili, timere, .a.), n cadrulunor biblioteci, dar pot fi definite noi blocuri funcionale. Dupdefinirea blocului funcional acesta poate cpta oricte instanieri ncadrul sistemului (folosind numele asociat blocului).Blocul divide din figura 2.31 permite implementarea funciei demprire a dou valori bac /= .n prealabil se face o verificare pentru eliminarea erorii de mprire lao valoare nul, caz n care ieirea se aduce la zero.

Fig. 2.29.

Fig. 2.30.


39/44

83

Blocul funcional este de fapt o unitate care conine un set deinstruciuni care efectueaz diferite prelucrri ale variabilelor deintrare pentru a genera valori ale variabilei de ieire. De notat c se potfolosi, n cadrul prelucrrii li variabile interne.Instruciunile (programul) cu care se implementeaz blocul funcional

divide sunt:

FUNCTION_BLOCK divideVAR_INPUT

a: INT;b: INT;

END_VARVAR_OUTPUT

c: INT;END_VAR

IF b 0 THEN

c := a / b;ELSEc := 0;

END_IF;END_FUNCTION_BLOCK

Implementarea blocurilor funcionale se poate face n oricare dinlimbajele definite de standardul IEC 1131.

Blocurile pot fi prevzute cu intrri de autorizare EN care dacsunt inactive blocheaz funcionarea circuitului.

Conectarea ieirii unui bloc la intrarea altuia se face prin unirea,cu o linie, a celor dou elemente.

Salturile condiionate sau necondiionate se fac spre puncteleetichetate (LABEL a, etc.).

Dac exist mai multe reele de blocuri fiecrei reele i esteasociat un numr i ordinea execuiei se face n ordinea cresctoare anumerelor asociate.

Fig. 2.31.


40/44

84

Sistemul permite implementarea subrutinelor din care revenirea poarefi condiionat sau necondiionat, vezi figura 2.32 [11].

n figura 2.33 [11] sunt prezentate modalitile de ciclare.

Exist blocuri pentru conversia valorilor din BCD n numere ntregi iinvers, pentru conversia valorilor din numere ntregi n numere reale,

pentru rotunjire sau pentru trunchere.

Fig. 2.32.

Fig. 2.33.


41/44

85

Limbajul LD (Ladder Diagram)

ntr-o traducere aproximativ LD reprezint diagrame n scar.Explicaia const n faptul c diagrama are pe laterale alimentarea cuenergieL1 iL2(n careL1 este faza firul cald, iarL2 este masa) ntre

care se gsesc reele electrice (rnduri , linii) conectate n paralel.Rndurile au n componen temporizatoare, numrtoare, contactenormal nchise sau normal deschise - de intrare i bobine ale unor releesau elemente de execuie - de ieire (vezi figurile 2.11, 2.13, 2.14).Execuia i actualizarea se face de jos n sus i pe linie de la stnga ladreapta (un exemplu se afl n figura 2.15) fiecare linie fiindnumerotat pentru ca execuia s se fac conform numrului de ordine.n cadrul diagramelor pot fi intercalate blocuri funcionale.

Figura 2.34 prezint simbolizarea contactului normal deschis (IN001)i a contactului normal nchis (IN002, IN003 )

Elementele de ieire sunt bobinele (OUT001, OUT002) i bobinelenegate (OUT003).

Temporizatoarele sunt elemente care modeleaz funcionarea releelor detimp i a contactelor temporizate.Temporizatoarele, a cror reprezentare se afl n figura 2.36, permitrealizarea unei aciuni ntrziate cu un anumit interval de timp ce poate fi

programat.

a) b)

IN001 IN002 IN003

Fig. 2.35.

a) b)

OUT 001 OUT 002 OUT 003

Fig. 2.34.


42/44

86

Iniializarea pornete temporizarea. Baza de timp stabilete

valoarea cu care se incrementeaz timpul (0,01s; 0,1s sau 1s). Numrulde cuante de timp la care se termin temporizarea este specificat prin

program.n figura 2.37 este prezentat un numrtor.

Pentru desenarea schemelor cu contacte (Ladder Diagram) se folosesceditoare puse la dispoziie, de obicei, de ctre firmele productoare de

echipamente PLC.Exemple de editoare J-Ladder [31], DELMIA Automation LL1 [32],ISaGRAF, TRiLOGY [33], .a.

Validare

Iniializare

Ieire

Nr. temporizator

Baza de timp

Valoareaprestabilit

Fig. 2.36.

NumrareIeire

Ieire negat

Nr. numrtor

Valoareprestabilit

Iniializare

Fig. 2.37.


43/44

87

Tabel din Introduction to Programmable Logic Controllers

Number Description Link/info

1 PLC book http://claymore.engineer.gvsu.edu/~jackh/books/plcs2 PLC website http://www.plcs.net/3 PLC tutorial http://www.plcs.net/chapters/whatis1.htm

4Quick PLCdescription

http://support.automationdirect.com/docs/whatisaplc.html

5 PLC History http://www.softplc.com/history.php6 Online Encyclopedia http://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller7 PLC online Forum http://www.plctalk.net/qanda/8 Course example http://claymore.engineer.gvsu.edu/~jackh/eod/egr450.html9 Course example http://www.pueblocc.edu/tec/auto_023.htm

10 Course example http://www.cede.psu.edu/StudentGuide/EET220.htm

11 Course examplehttp://www.tech.mtu.edu/courses/eet3370/EET3370%20Class%20Schedule%202.htm

12 Course example http://www.utexas.edu/cee/petex/training/courses/iplc.html13

PLC simulationsoftware

http://www.tri-plc.com/trilogi.htm

14PLC simulationsoftware

http://www.ab.com/plclogic/pico/picosoft.html

15 Mitsubishi http://www.meau.com/eprise/main/sites/public/PRODUCTS/default16 Toshiba http://www.tic.toshiba.com/productgroups.php?family=PLCs17 Siemens https://pia.khe.siemens.com/index.asp?Nr=214018 Sprecher & Schuh http://www.ssusa.cc/pages/mainpg/prodmainall.html19 Allen Bradley http://www.ab.com/plclogic/

20 PLC bookProgrammable Logic Controllers An Introduction Third Edition W.Bolton 2003 Newnes Publications

21PLC application

websitehttp://www.fbk.com/control-instrumentation/plctran.asp?menu=3

22Verification of PLCApplications

http://wwwhome.cs.utwente.nl/~mader/DEMOS/IPA2001.ppt

23 PLC Applications http://www.entertron.com/application.htm24 PLC help thread http://www.plctalk.net/qanda/showthread.php?s=&threadid=1223525 PLC Tutorial site http://www.freestudy.co.uk/plc.htm

26 PLC Tutorial sitehttp://www.mikroelektronika.co.yu/english/product/books/PLCbook/plcbook.htm

27 PLC info and tutorial http://www.mrplc.com/kb/28 Modicon http://www.modicon.com/Default.htm29 PLC history http://www.barn.org/FILES/historyofplc.html30 PLC primer http://www.industrialtext.com/freestuff.htm

31 PLC information

http://www.control.com/links_page#PLCs%20and%20related%20q

uestions.32 PLC example http://www.htservices.com/Tutorials/plc_tutorial_2.htm

33 Siemens PLC primerhttp://www.sea.siemens.com/step/templates/lesson.mason?plcs:1:2:1

34 AB Pico Solutions http://www.ab.com/plclogic/pico/picosolutions.html

35Applicationsexamples

http://public.modicon.com/nRepository/index.nsf/aa_getdocs?OpenAgent&prod=nanocus

36 TSX PLC manualhttp://www.modicon.com/nRepository/index.nsf/aa_getdocs?OpenAgent&prod=nanopro#

37 BORS oil application http://www.modicon.com/85256AE8006D78AB/all/AFB0118DEA9


44/44

9C0AC85256BFA004F60F3!OpenDocument

38 PLC overviewhttp://www.mavrinac.com/technical/howto_plc_programming_for_beginners.txt

39 PLC intro http://www.canadu.com/hjhtml/plcs1-4.html40 RTU vs PLC http://www.tetragenics.com/Articles/RTUvsPLC.htm41 Ladder Logic Ideas http://xtronics.com/toshiba/Ladder_logic.htm42 Ladder Logic editor http://home.scarlet.be/~dc11cd/dciplc.html

43Ladder Logicexamples http://www.ibiblio.org/obp/electricCircuits/Digital/DIGI_6.html

44 PLC tutorial site http://www.plcman.co.uk/45 Intro to IEC 61131 http://www.plcopen.org/TC1/intro_iec_61131-8.htm46 IEC 61131-3 FAQ http://www.holobloc.com/stds/iec/sc65bwg7tf3/html/faq.htm

47Thread on PLC Scantime

http://www.plctalk.net/qanda/showthread.php?t=8220&highlight=scan+cycle+time

48Seamans on scantime

http://www.sea.siemens.com/step/templates/lesson.mason?plcs:71:1

49 PLC operation www.crakker.com/PLC_Primer.PDF

50 Info on Grafcethttp://www.lurpa.ens-cachan.fr/grafcet/generalites/presentation_uk.html

51 PLC failure info http://www.processwest.ca/Past_Issues.htm?ID=354

52 Programmable LogicControllers ThirdEdition

W. Bolton Linacre House, Jordan Hill Oxford 2003

53picture of industrialmixer

http://www.monoequip.com/images/Equipment/ind_cake_mixer.jpg

54 PicoSoft http://www.ab.com/plclogic/pico/PicoSoftWeb6L.exe

55

GX-Developer

http://www.meau.com/eprise/main/sites/public/DOWNLOADS/-search_results?SType=0&DocType=035&SessionNum=&UserID=&Division=00015&Opt1=Yes&submit1=Search&Family=0001520010&Series=000152001020030

56 picture of relay timer http://web.mit.edu/cjoye/www/ebay/RelayTimer/

57picture of relaycounter

http://www.icc-gb.com/lc4h.html

58 picture of box PLC http://www.controltech.cz/images/clanky/image30.jpg59 picture of optoisolator http://searchnetworking.techtarget.com/WhatIs/images/optoisol.gif60 plc shipment article http://www.drives.co.uk/news/worldnews/news_worldnews352.htm

61 Honeywell contactor

http://customer.honeywell.com/Honeywell/CatalogNavigator.aspx?Definition=Product&Catalog=Homes&Category=DP2030_10180&Product=DP2030B5011&ChannelID={2EB2F178-20ED-44E0-97FB-CCFB4218DD64}#LiteratureDownload

62Price on startrelay/mounting $20

http://www.mstores.umich.edu/catalog/grainger/electrical/relays/relay_sockets/2A584.html

63Price on timed relay-$48-$70

http://www.mstores.umich.edu/catalog/grainger/electrical/relays/time_delay_relays/5YZ86.html

643 phase powerconverter example

http://www.metalwebnews.com/howto/phase-converter/phase-converter.html

65 ladder logic manual http://www.iu.hio.no/~georgm/pls/doc/s7kop__b.pdf66

3 phase converterdata sheet

http://www.phase-a-matic.com/PDF/RPL-2005-C.pdf

67 PLC presentation http://www.kwandong.ac.kr/~sylee/cadcam_s/chap5Plc.ppt

2 reprezentari plc

Documents