4.6-logica-ladder.pdf

www.circuiteelectrice.ro Electronic digital Logica ladder

61

6 Logica ladder

6.1 Diagrame ladder

Diagramele ladder sunt scheme electrice special concepute pentru reprezentarea circuitelor logice

6.1.1 Definiia diagramelor ladder

Diagramele ladder sunt diagrame speciale folosite de obicei n sistemele logice de control industrial.

Denumirea de ladder (din englez: scar) vine de la asemnarea acestora cu o scar: dou linii verticale desemnnd

sursa de putere, i linii orizontale reprezentnd circuitele de control.

6.1.2 Exemplu

Fig. 6-1 diagrama ladder de control a unei lmpi prin intermediul unui comutator manual

Ca i exemplu de nceput, o diagram ladder simpl reprezentnd o lamp controlat de un comutator

manual arat precum n figura alturat. Notaiile L1 i L2 desemneaz bornele unei surse de alimentare de 120 V

c.a. L1 este faza iar L2 este conductorul neutru (legat la mas). Aceste notaii nu au nicio legtur cu notaia

bobinelor.

http://www.circuiteelectrice.ro/http://www.circuiteelectrice.ro/electronica-digitala/comutatoare/tipuri-de-comutatoare


62

Fig. 6-2 diagrama ladder de control a unei lmpi prin intermediul unui comutator manual; schema complet

Transformatorul sau generatorul ce alimenteaz acest circuit este omis pentru simplitate. n realitate,

circuitul este cel alturat.

Fig. 6-3 diagrama ladder de control a unei lmpi prin intermediul unui comutator manual; alimentare n c.c. la 24 V

Dei circuitele logice industriale utilizeaz o tensiune de 120 V n c.a., exist i sisteme realizate la tensiuni

mai mici n c.a. sau chiar i n c.c.

Atta timp ct contactele comutatoarelor i bobinele releelor sunt dimensionate corespunztor, tensiunea de

alimentare a sistemului este irelevant.

6.1.3 Notaia conductorilor

Observai cifra 1 notat pe conductorul dintre comutator i lamp. n realitate acel conductor este notat cu

cifra 1 folosind etichete adezive sau tuburi termocontractibile, n funcie de preferin. Conductorii ce duc nspre

comutator vor fi notai cu L1, respectiv 1. Conductorii ce duc nspre lamp vor fi notai cu 1, respectiv L2.

Aceste numerotaii sunt fcute pentru a uura construirea i ntreinerea ntregului ansamblu. Fiecare conductor are

propriul su numr unic. Numerotarea conductorilor nu se schimb atunci cnd acetia intr/ies dintr-un nod,

indiferent dac mrimea, culoarea sau lungimea lor se schimb. Desigur, este de preferat utilizarea unei singure

culori pentru desemnarea aceluiai conductor, dar acest lucru nu este tot timpul practic. Ceea ce conteaz este ca

orice punct comun din punct de vedere electric dintr-un circuit de control s fie desemnat prin acelai numr de fir

(conductor).

http://www.circuiteelectrice.ro/http://www.circuiteelectrice.ro/curent-alternativ/transformatorul/inductanta-mutuala-si-modul-de-functionare


63

Fig. 6-4 diagram ladder

S lum de exemplu diagrama ladder alturat. Conductorul notat cu 25 reprezint de fapt acelai fir din

punct de vedere electric, chiar dac acesta este conectat la mai multe dispozitive.

6.1.4 Modul de conectare al sarcinii

n diagramele ladder, sarcina (lamp, releu, etc.) este aproape tot timpul conectat la dreapta scrii. Dei

din punct de vedere electric locaia sarcinii nu are nicio importan, conteaz totui care capt al scrii este

conectat la mas.

Fig. 6-5 diagram ladder

S considerm exemplul alturat. n acest caz, lampa (sarcina) este conectat n dreapta circuitului, la fel i

masa sursei de alimentare. Aceasta nu este o simpl coinciden.

http://www.circuiteelectrice.ro/


64

Fig. 6-6 diagram ladder; mas accidental

S presupunem c la un moment dat exist o conexiune accidental ntre conductorul 1 i mas. Aceast

conexiune poate fi dat de uzura izolaiei i contactul conductorului cu un mediu conductor conectat la pmnt. Cu

ambele capete ale lmpii conectate la mas (acelai potenial, prin urmare, cdere de tensiune zero), lampa este

practic scurt-circuitat i nu se poate aprinde. n cazul nchiderii comutatorului, acest scurt-circuit va duce la

arderea siguranei fuzibile.

Fig. 6-7 diagram ladder; mas accidental

Dar, s vedem ce s-ar ntmpla n cazul unei defeciuni identice (contactul accidental dintre conductorul 1

si mas) n cazul n care poziia comutatorului este schimbat cu cea a lmpii. i n acest caz, L2 este conectat la

mas. Masa accidental va for aprinderea lmpii, iar comutatorul nu va avea niciun efect asupra funcionrii

acesteia.



65

Este mult mai bine i mai sigur din punct de vedere electric s avem un sistem a crui siguran fuzibil se

arde n cazul unui defect de mpmntare , dect un sistem a crui componente (lmpi, relee, etc.) nu pot fi

controlate n cazul aceluiai defect. Din aceast cauz, sarcina(le) unei diagrame ladder trebuie tot timpul conectat

lng conductorul legat la mas (comun din punct de vedere electric cu acesta).

6.2 Funcii logice digitale

Contactele conectate n paralel sunt echivalente cu o poart SAU

Contactele conectate n serei sunt echivalente cu o poart I

Contactele normal-nchise sunt echivalente cu o poart NU

Pentru inversarea intrrilor pe pori, se folosesc contacte normal-nchis

Pentru inversarea ieirii unei funcii logice, se folosesc relee

6.2.1 Funcia logic SAU

Fig. 6-8 diagram ladder; funcia SAU

Putem construi funcii logice simple pentru circuitul cu lamp din seciunea precedent, folosind contacte

multiple. Documentarea acestor circuite se face relativ simplu prin conectarea unor linii adiionale diagramei

iniiale.

Dac folosim notaia binar standard pentru starea comutatoarelor i a lmpii (0 pentru ne-acionat sau de-

energizat, 1 pentru acionat sau energizat), putem utiliza un tabel de adevr pentru reprezentarea logicii circuitului.



66

A B Ieire0 0 00 1 11 0 11 1 1

Dup cum se poate observa din diagrama ladder, lampa se va aprinde (energiza) n cazul n care contactul

A sau contactul B este acionat. Electronii nu au nevoie dect de o singur cale (de la L1

Fig. 6-9 poart logic SAU; simbol

Ceea ce am implementat de fapt n acest caz nu este altceva dect o poart logic SAU, utiliznd dou

contacte normal-deschise i o lamp.

spre 1) pentru a ajunge

spre lamp. Prin urmare, indiferent care contact se nchide, A sau B, lampa se va aprinde.

6.2.2 Funcia logic I

Fig. 6-10 funcia I

Putem imita funcia unei pori logice I prin conectarea celor dou contacte normal-deschise n serie i nu

n paralel.

A B Ieire0 0 00 1 01 0 01 1 1



67

Fig. 6-11 poart logic I; simbol

Putem verifica cu ajutorul tabelului de adevr c acest lucru este ntr-adevr corect.

n acest caz, lampa se va aprinde doar dac ambele contacte sunt acionate simultan. Curentul va putea

trece de la L1

6.2.3 Funcia logic NU

la 2 doar dac ambele contacte sunt nchise.

Fig. 6-12 funcia logic NU

Funcia logic de inversare poate fi obinut prin simpla utilizare a unui contact normal-nchis, fa de un

contact normal-deschis precum cele folosite mai sus.

A Ieire0 11 0

Fig. 6-13 funcia logic NU; simbol

Din nou, putem verifica prin intermediul tabelului de adevr c acest lucru este corect.

6.2.4 Funcia logic I-negat



68

Fig. 6-14 funcia logic I-negat

Dac lum funcia SAU prezentat mai sus i inversm fiecare intrare vom obine funcia I-negat. Intrrile

se inverseaz prin utilizarea contactelor normal-nchise n loc de contacte normal-deschise.

A B Ieire0 0 10 1 11 0 11 1 0



Lampa va fi energizat dac unul dintre contacte nu este acionat, i se va stinge doar dac ambele contacte

sunt acionate simultan.

6.2.5 Funcia logic SAU-negat



69

Fig. 6-17 funcia logic SAU-negat

Asemntor, dac lum funcia I implementat mai sus, i inversm intrrile, obinem funcia logic SAU-

negat. Inversarea intrrilor se realizeaz i n acest caz prin utilizarea contactelor normal-nchise n loc de contacte

normal-deschise.

A B Ieire0 0 10 1 01 0 01 1 0

Fig. 6-18 funcia logic SAU-negat; simbol

Fig. 6-19 funcia logic SAU-negat; simbol

Din cele observate mai sus, putem trage unele concluzii, i anume: contactele paralele sunt echivalente cu o

poart logic SAU; contactele serie sunt echivalente cu o poart I; contactele normal-nchise sunt echivalente cu o

poart NU (negare).

6.2.6 Funcia logic SAU-exclusiv



70

Fig. 6-20 funcia logic SAU-exclusiv

Putem construi circuite logice combinaionale prin gruparea contactelor n aranjamente serie-paralel. n

exemplul alturat, funcia SAU-exclusiv este construit prin combinarea porilor I, SAU i NU.

A B Ieire0 0 00 1 11 0 11 1 0

Fig. 6-21 funcia logic SAU-exclusiv; simbol

Fig. 6-22 funcia logic SAU-exclusiv; simbol

Linia de sus (contactul normal-nchis A n serie cu, contactul normal-deschis B) este echivalent cu partea

de sus a combinaiei de pori logice NU/I. Linia de jos (contactul normal-deschis A n serie cu, contactul normal-

nchis B) este echivalent cu partea de jos a combinaiei de pori NU/I. Conexiunea n paralel a celor dou linii n

punctul 2, formeaz un circuit echivalent SAU. Acest lucru permite energizarea lmpii fie prin linia 1 fir prin linia

2.



71

Pentru realizarea funciei SAU-exclusiv a trebuit s folosim dou contacte pe o singur intrare: un contact

pentru intrarea direct, iar cellalt contact pentru intrarea inversat. Cele dou contacte A din diagrama de mai sus

sunt acionate fizic de acelai mecanism. Acelai lucru este valabil i pentru contactele B. Aceast legtur fizic

dintre contacte este scoas n evident prin marcarea identic a contactelor. Nu exist nicio limit a numrului de

contacte ce pot fi reprezentate pe acelai releu. Fiecare nou contact adugat unui releu sau unui comutator, fie c

este contact normal-nchis sau normal-deschis) este reprezentat prin acelai simbol.

6.2.7 Marcarea compus

n unele situaii, se folosete o marcare compus de genul A-1 i A-2 n loc de A pentru ambele

contacte ale aceluiai dispozitiv. Acest lucru este folositor mai ales n cazul n care dorim s scoatem n eviden

care seturi de contacte, din fiecare dispozitiv, este utilizat pentru care parte a circuitului. Pentru simplitate ns, nu

vom folosi o asemenea notaie n cele ce urmeaz. Dac vedei mai multe contacte marcate identic (A, B, etc.),

putei s fii siguri c acele contacte sunt acionate de acelai mecanism.

6.2.8 Inversarea ieirii

Fig. 6-23 negarea ieirii unei funcii logice

Dac dorim s inversm ieirea unei funcii logice realizate cu ajutorul unui comutator, trebuie s folosim

un releu cu un contact normal-nchis. De exemplu, dac vrem s energizm o sarcin bazndu-ne pe negarea

(funcia NU) unui contact normal-deschis, putem realiza diagrama de sus.



72

A CR1 Ieire0 0 11 1 1

Fig. 6-24 funcia logic NU

Releul este indicat pe figur prin notaia CR1 (releu de control 1). Atunci cnd bobina releului, simbolizat

printr-un cerc pe prima linie, este energizat, contactul de pe linia a doua se deschide. Deschiderea acestui contact

de-energizeaz lampa. De la comutatorul la bobina CR1, funcia logic este ne-inversat. Contactul normal-nchis

este acionat de bobina releului CR1, asigurnd o funcie logic de negare (NU) pe lamp, invers fa de starea de

acionare a comutatorului (A).

Fig. 6-25 diagrama ladder; funcia logic I-negat realizat prin inversarea ieirii

S aplicm aceast strategie de inversare uneia dintre funciile cu intrare inversat realizate mai sus. Spre

exemplu, funcia logic I folosind diagrama funciei I-negat de mai sus. Putem inversa ieirea cu ajutorul unui

releu pentru realizarea unei funcii ne-inversate.



73

A B Ieire0 0 00 1 01 0 01 1 1

Fig. 6-26 funcia logic I

Fig. 6-27 simbolul porii logice I

De la comutator la bobina CR1, funcia logic realizat este cea a unei pori I-negat. Contactele CR1

normal-nchise inverseaz i transform ieirea funciei I-negat ntr-o funcie I.

6.3 Circuite permisive i de blocare

Contactele permisive sunt instalate pentru ntreruperea funcionrii circuitului n cazul n care una sau mai

multe condiii fizice nu sunt ndeplinite

Contactele de blocare sunt instalate pentru ntmpinarea situaiei n care dou aciuni ce au loc simultan

sunt incompatibile (alimentarea direct i indirecta a unui motor electric, simultan, de exemplu)

6.3.1 Controlul aprinderii furnalelor

O aplicaie practic a logicii digitale, bazate pe relee i comutatoare, const n controlul sistemelor n care

exist o serie de condiii ce trebuie ndeplinite, nainte ca un echipament s poat porni n siguran. Un exemplu

bun este cel al aprinderii furnalelor.



74

Fig. 6-28 circuit de control al aprinderii furnalelor

Pentru pornirea n siguran a acestora, sistemul de control trebuie s cear permisiunea ctorva

comutatoare de proces, printre care: comutatoare de presiune joas i nalt, comutatoare pentru verificarea

funcionrii ventilatorului, a poziiei uii de acces, etc. Fiecare condiie de proces se numete permisiv, iar fiecare

contact permisiv este conectat n serie. Prin urmare, dac oricare dintre contacte detecteaz o condiie de

nesiguran, circuitul se va deschide.

Dac toate condiiile sunt ndeplinite, CR1 se va energiza iar lampa verde se va aprinde. n realitate, nu

doar lampa se energizeaz. De obicei exist un releu de control, sau o valv de fluid, ce este plasat pe acea linie a

diagramei. Aceasta se va energiza cnd toate contactele permisive sunt n regul: adic, nchise. Dac oricare

dintre condiiile permisive nu este ndeplinit, linia de sus a diagramei va rmne ntrerupt, CR1 se va de-energiza,

iar lampa roie se va aprinde.

Contactul pentru presiunea nalt a lichidul este un contact normal-nchis. Acest lucru se datoreaz faptului

c dorim deschiderea contactului doar n cazul n care presiunea lichidului devine prea mare. Din moment ce

condiia normal a oricrui comutator de presiune este ndeplinit cnd presiunea aplicat asupra sa este zero, i

dorim ca acest comutator s se deschid n cazul unei presiuni excesive, trebuie s alegem un comutator ce este

nchis n starea sa normal.

6.3.2 Controlul pornirii motoarelor electrice

O alt aplicaie practic a releelor const n controlul sistemelor n care dorim ca dou evenimente

incompatibile s nu aib loc n acelai timp.

http://www.circuiteelectrice.ro/http://www.circuiteelectrice.ro/electronica-digitala/comutatoare/tipuri-de-comutatoarehttp://www.circuiteelectrice.ro/electronica-digitala/comutatoare/pozitia-normala


75

Fig. 6-29 inversarea fazei unui motor electric

Un exemplu n acest sens const n controlul direciei de rotaie a unui motor electric. Sunt utilizate

contactoare pentru schimbarea polaritii (sau secvenei fazelor) unui motor electric. Un contactor nu este altceva

dect un releu electromecanic folosit pentru comutarea unor puteri mari pe la bornele sale. Nu dorim ns ca att

contactorul de polarizare direct ct i cel de polarizare invers s fie energizate n acelai timp.

Cnd contactorul M1 este energizat, sistemul trifazat de alimentare (A, B i C) este conectat direct la

terminalii 1, 2 i 3 ai motorului. Totui, cnd contactorul M2

Fig. 6-30 controlul pornirii unui motor electric

S examinm circuitul de control a acestor dou contactoare. n dreapta avem un contact normal-nchis

(OL). Acesta este contactul termic de supra-nclzire ce este activat de elementele de nclzire conectate n serie

cu fiecare faz a motorului de c.a. Dac acestea se nclzesc prea tare, contactul va trece de la starea normal

(nchis) la starea deschis. Acest lucru nu va permite energizarea niciunui contactor.

este energizat, fazele A i B sunt inversate, A fiind

conectat la terminalul 2 al motorului, iar B la terminalul 1. Inversarea fazei duce la inversarea direciei de rotaie a

motorului.

http://www.circuiteelectrice.ro/http://www.circuiteelectrice.ro/curent-alternativ/circuite-polifazate/sisteme-trifazate


76

Acest sistem de control este suficient, atta timp ct nimeni nu apas ambele butoane simultan. Dac acest

lucru se ntmpl ns, fazele A i B vor fi scurt-circuitate, datorit faptului c fazele A i B sunt conectate direct la

motor prin intermediul contactorului M1, iar contactorul M2

Fig. 6-31 diagrama ladder; controlul pornirii unui motor electric

Pentru a preveni acest lucru, putem s proiectm circuitul astfel nct energizarea unuia dintre contactoare

s previn energizarea celeilalte. Acest lucru se numete blocare, i se poate realiza prin utilizarea de contacte

adiionale pe fiecare contactor.

Acum cnd M

le inverseaz. Faza A se va afla n scurt-circuit cu faza

B i invers. Evident, acesta nu este un sistem de control foarte bun.

1 este energizat, contactul auxiliar normal-nchis de pe linia a dou se va deschide, prevenind

astfel energizarea lui M2, chiar dac butonul invers este apsat. Asemntor, energizarea lui M1 nu este posibil

atunci cnd M2

6.4 Circuite logice cu autoprotecie

este energizat. Observai c au fost adugate numerotaii suplimentare ale firelor (4 i 5) pentru a

reflecta modificrile.

Trebuie menionat faptul c aceasta nu este singura metod de blocare a contactoarelor pentru prevenirea

scurt-circuitului. Unele contactoare sunt echipate cu dispozitive de blocare mecanice. Pentru sigurana adiional

ns, se pot folosi i metode de blocare electrice.

6.4.1 Sigurana la funcionare

Circuitele logice, fie c sunt compuse din relee electromecanice sau din pori logice semiconductoare, pot fi

construite sub mai multe variante pentru realizarea aceleiai funcii. Nu exist n general o metod corect de

proiectare a circuitelor logice complexe, dar exist unele metode ce sunt mai bune dect altele.



77

n sistemele de control, sigurana joac un rol important (sau cel puin ar trebui s o fac). Dac exist mai

multe metode de realizare a unui circuit digital care s realizeze aceiai funcie, iar una dintre metode este mai bun

din punct de vedere al siguranei la funcionare, atunci acea metod este mai bun dect celelalte.

6.4.2 Exemplu: instalarea unui sistem de alarm n caz de incendiu

S lum ca i exemplu un sistem simplu i s vedem cum l putem implementa folosind relee logice. S

presupunem c un laborator mare sau o cldire industrial urmeaz s fie echipat cu un sistem de alarm n caz de

incendiu. Acest sistem urmeaz s fie activat de oricare dintre comutatoarele instalate n ntreaga cldire. Sistemul

ar trebui s funcioneze astfel nct sirena s se energizeze dac oricare dintre comutatoare este acionat.

Fig. 6-32 sistem de alram n caz de incendiu

La o prim vedere, ar prea c circuitul logic este extrem de simplu: utilizm contacte normal-deschise

conectate n paralel, precum n figura alturat. Practic, aceasta este o funcie logic SAU cu patru intrri. Putem

extinde acest circuit pentru a include un numr orict de mare de comutatoare, fiecare fiind adugat n serie. Ne

vom limita ns la patru n acest exemplu. n orice caz, acesta pare un sistem elementar i totul pare a fi n regul.

6.4.2.1 Defeciunea la deschidere

Dar ce se ntmpl n cazul unui defect de circuit? Natura circuitelor electrice este astfel nct defectele de

funcionare ce constau n deschiderea circuitului sunt mult mai frecvente dect oricare alt tip de defecte. Aceste

deschideri ale circuitului se pot datora deschiderii contactelor releelor, ntreruperea conductorilor, arderea

siguranelor fuzibile, etc. Lund acest lucru n considerare, pare normal s realizm un circuit care s fie ct mai

tolerant posibil la o astfel de defeciune.



78

Fig. 6-33 sistem de alram n caz de incendiu; deschiderea accidental

S presupunem, de exemplu, ca firul conductor al comutatorului doi se distruge, ducnd la deschiderea

circuitului n acest punct. n cazul n care aceast defeciune ar avea loc, comutatorul 2 nu ar mai putea alimenta

sirena n cazul n care ar fi acionat (nchis). Acest lucru, evident, nu este de dorit n cazul unui incendiu. Dac

sistemul nu este verificat periodic ( o idee bun oricum), nimeni nu ar putea tii c exist o problem pn cnd

cineva nu ar ncerca sa utilizeze acel comutator n caz de urgen.

6.4.2.2 Reproiectarea sistemului

Fig. 6-34 sistem de alram n caz de incendiu; varianta a doua

Dar dac am re-proiecta sistemul astfel nct alarma s se declaneze (i) n cazul unui astfel de defect?

Astfel, defectul conductorului ar duce la o alarm de incendiu fals. Totui, acest scenariu este de preferat celui n

care comutatorul nu funcioneaz deloc n cazuri de urgen. Pentru atingerea acestui scop, va trebui s refacem

circuit, astfel nct alarma s fie declanat de un comutator deschis i nu de unul nchis. Comutatoarele vor trebui

sa fie normal-nchise i n serie, alimentnd bobina unui releu care la rndul ei activeaz un contact normal-nchis

ce controleaz sirena.



79

Atunci cnd toate comutatoarele sunt de-energizate (starea normal a sistemului), bobina releului CR1 va fi

energizat (prima linie). Contactul CR1 (linia a doua) prin urmare, va fi deschis, iar sirena nu este alimentat.

Totui, n cazul n care oricare dintre comutatoare este acionat, bobina CR1 se de-energizeaz, iar contactul CR1

revine la starea sa normal, i anume, nchis. Alarma este n acest caz alimentat i se va declana. Adiional, dac

exist un defect al conductorilor din prima linie a circuitului, alarma se va declana. Dac se descoper c alarma

este fals, personalul cldirii va tii c sistemul de alarm este defect i necesit reperaii.

6.4.2.3 Observaie

Cu sigurana, circuitul este mult mai complex dect era naintea introducerii releului de control CR1, iar

sistemul poate i n acest caz s nu funcioneze corespunztor. Acest lucru se poate ntmpla dac apare un defect n

linia a doua a circuitului. Dar totui, acest circuit este mai sigur i preferabil din acest punct de vedere.

6.5 Automate programabile (PLC)

6.5.1 Scurt istorie

nainte de apariia circuitelor logice cu semiconductori, sistemele logice de control erau proiectate i

realizate exclusiv cu relee electromecanice. Sistemele i procesele ce necesit un control de tip pornire/oprire

abund n industria modern, dar aceste sisteme sunt foarte rar realizate cu ajutorul releelor electromecanice sau a

porilor logice discrete. n schimb, sunt folosite calculatoare digitale ce pot fi programate i pot realiza o varietate

de funcii logice.

La sfritul anilor 1960, o companie american pe nume Bedford Associates, a lansat un dispozitiv de

calcul denumit MODICON. Ca i acronim, acesta s-ar traduce prin controler digital modular. Acesta a devenit

mai trziu i numele diviziei care se ocupa cu proiectarea, realizarea i vnzarea acestor calculatoare de control

speciale. Desigur, au existat mai apoi i alte companii care au dezvoltat propriile lor variante ale acestui dispozitiv.

Pn la urm, acest dispozitiv a primit denumirea de PLC (Programmable Logic Controller), sau, n traducere,

automat programabil. Scopul unui PLC a fost de a nlocui releele electromecanice ca i elemente de logic, locul lor

urmnd a fi luat de calculatoare digitale semiconductoare. Un program stocat n memoria calculatorului este capabil

s simuleze funcii logice realizate nainte prin interconectarea unui numr mare de relee electromecanice.

6.5.2 Definiia PLC-ului



80

Un automat programabil (PLC) are mai multe intrri, prin intermediul crora interpreteaz stri logice

nalte, respectiv joase, stri transmise de senzori i comutatoare. De asemenea, exist mai muli terminali de

ieire, prin intermediul crora dispozitivul transmite semnale nalte sau joase ctre contactoare, motoare, lmpi,

sau orice alte dispozitive ce pot fi controlate prin intermediul semnalelor de tip nchis/deschis. n ncercarea de

simplificare a modului de programare a PLC-urilor, limbajul de programare a fost proiectat astfel nct s semene

cu diagramele ladder. Astfel, un inginer sau electrician obinuit cu citirea diagramelor ladder, se poate adapta

relativ uor mediului de programare a PLC-urilor pentru realizarea acelorai funcii de control.

PLC-urile sunt calculatoare industriale, prin urmare, semnalele de intrare i de ieire sunt de 120 V c.a,

asemenea releelor electromecanice de control. Dei unele PLC-uri au intrri i ieiri de c.c de amplitudini mai mici,

aceasta este excepia i nu regula.

6.5.3 Structura unui PLC

Modul de conectare i de programare difer puin n funcie de modelul de PLC ales, dar aceste

caracteristici sunt destul de similare pentru a permite o introducere general a programrii PLC-urilor n acest

capitol.

Fig. 6-35 automat programabil

Figura alturat este cea a unui PLC, vzut din fa. Cei doi terminali L1 i L2 din partea superioar sunt

pentru alimentarea circuitului intern al dispozitivului cu 120 V c.a. Cei ase terminali din partea stng se folosesc

pentru conectarea dispozitivelor de intrare, fiecare terminal reprezentnd un canal diferit cu propria sa notaie

(X). Terminalul din stnga jos (common), reprezint masa, ce se conecteaz la L2

6.5.3.1 Semnalele de intrare

.

http://www.circuiteelectrice.ro/http://www.circuiteelectrice.ro/electronica-digitala/logica-ladder/diagrame-ladder


81

Fig. 6-36 automat programabil; intrarea X1 energizat

n interiorul carcasei PLC-ului, ntre fiecare terminal de intrare i terminalul de mas, exist conectat cte

un dispozitiv opto-izolator (LED). Acesta asigur o izolare electric ntre semnalul logic nalt de la intrare i

circuitul calculatorului, atunci cnd exist o tensiune de 120 V c.a. aplicat ntre terminalul respectiv i mas. O

intrare energizat poate fi citit prin intermediul unui LED aprins pe carcasa dispozitivului.

6.5.3.2 Semnalele de ieire

Fig. 6-37 automat programabil; ieirea Y1 energizat

Semnalele de ieire sunt generate de circuitul intern al PLC-ului prin activarea unui dispozitiv de comutare

(tranzistor, triac, sau chiar releu electromecanic), conectnd terminalul Source cu oricare dintre terminalii de



82

ieire Y. Terminalul Source este la rndul su conectat de obicei la L1

6.5.4 Programarea PLC-ului

. Din nou, o ieire energizat poate fi

citit de pe PLC prin intermediul unui LED.

n acest fel, PLC-urile sunt o interfa ntre dispozitivele reale precum comutatoare, lmpi, motoare, etc.

Logica circuitului este stabilit n interiorul PLC-ului prin intermediul unui program software. Acest

program decide care ieiri sunt energizate i sub ce condiii de intrare. Chiar dac programul nsui pare a fi o

diagram logic, cu simboluri pentru relee i comutatoare, n realitate nu exist astfel de dispozitive n interiorul

PLC-ului. Acestea sunt doar contacte i bobine imaginare sau virtuale. Programul este introdus i vizualizat prin

intermediul unui PC conectat la portul PLC-ului (programming port).

Fig. 6-38 programarea unui PLC

S considerm circuitul i programul alturat. Atunci cnd comutatorul buton nu este apsat, intrarea X1 a

PLC-ului nu este alimentat. Urmrind programul, putem vedea un contact X1 normal-deschis n serie cu o bobin

Y1. Puterea de pe bobina Y1 este i n acest caz zero. Prin urmare, ieirea Y1 a PLC-ului rmne de-energizat, iar

lampa indicatoare conectat pe aceast ieire nu se aprinde.



83


Apsarea butonului ns, face ca intrarea X1 s fie alimentat. n acest caz, toate contactele X1 ce apar n

program vor fi acionate. Energizarea intrrii X1 va duce la nchiderea contactului normal-deschis X1 alimentnd

bobina Y1. Cnd bobina Y1 a programului este energizat, ieirea real Y1 va deveni energizat, iar lampa

conectat pe ieire se va aprinde.

Trebuie neles faptul c att contactul X1 ct i bobina Y1

6.5.5 Reprogramarea funciilor unui PLC

, conductorii de legtur i puterea ce apar pe

afiajul PC-ul, toate sunt elemente pur virtuale. Acestea nu exist ca i componente reale. Ele exist doar ca i

comenzi n interiorul programului unui calculator.

PC-ul este utilizat doar pentru vizualizarea i editarea softului PLC-ului, i nu este necesar prezena

acestuia pentru funcionarea dispozitivului. Odat ce programul a fost ncrcat n PLC de pe PC, calculatorul poate

fi deconectat de la acesta, iar PLC-ul va continua s funcioneze conform instruciunilor programului. Afiajul

(monitorul) calculatorului este redat n aceste figuri doar pentru a ajuta la nelegerea principiilor de baz a

funcionrii PLC-urilor.

Adevrata utilitate a PLC-ului o putem vedea atunci cnd dorim modificarea comportamentului unui sistem

de control. Din moment ce PLC-ul este un dispozitiv programabil, comportamentul acestuia poate fi modificat prin



84

schimbarea comenzilor. Nu este nevoie de o reconfigurare a componentelor electrice conectate la intrarea i ieirea

acestuia.

De exemplu, s presupunem c dorim ca circuitul de mai sus s funcioneze exact invers: apsarea

butonului duce la nchiderea lmpii, iar eliberarea acestuia la aprinderea ei. Soluia hardware ar consta n

nlocuirea comutatorului buton normal-deschis cu un comutator buton normal-nchis. Soluia software, aplicabil cu

ajutorul PLC-ului, const n modificarea programului, astfel nct contactul X1


Sistemul modificat, n cazul n care comutatorul nu este acionat (nu este apsat), este prezentat n figura

alturat.

s fie normal-nchis n loc de

normal-deschis.



85


Cnd butonul este acionat, sistemul arat conform figurii alturate.

6.5.6 Reutilizarea intrrilor

Un alt avantaj al implementrii logicii de control n varianta software fa de hardware, este c semnalele

de intrare pot fi refolosite n interiorul programului ori de cte ori este necesar.



86

Fig. 6-42 reutilizarea intrrilor unui PLC

De exemplu, circuitul i programul alturat sunt proiectate pentru a energiza lampa n cazul n care cel

puin dou din cele trei comutatoare sunt acionate (nchise) simultan.

Pentru realizarea unui circuit echivalent folosind relee electromecanice, ar fi trebuit s folosim trei relee cu

cte dou contacte normal-deschise fiecare. n total, am fi avut nevoie de ase contacte, cte dou pe fiecare intrare.

Folosind un automat programabil n schimb, putem refolosi intrrile X ori de cte ori dorim prin intermediul soft-

ului. Nu este necesar adugarea unor noi componente, deoarece fiecare intrare ct i ieire a unui PLC nu este

nimic mai mult dect un simplu bit (0 sau 1) stocat n memoria digital a dispozitivului. Nu exist o limit teoretic

a numrului de reutilizri ai acestor bii.

Mai mult, din moment ce fiecare ieire este, la fel, doar un bit stocat n memoria PLC-ului, putem aduga

contacte (virtuale) n interiorul programului. De exemplu, putem aduga un contact acionat de ieirea Y a PLC-

ului.

6.5.7 Controlul pornirii/opririi motorului electric



87

Fig. 6-43 controlul pornirii opririi motorului cu un PLC

S considerm exemplul alturat. Acesta este un sistem de control al pornirii i opririi unui motor.

Comutatorul buton conectat la intrarea X1 este utilizat pentru pornirea motorului, iar comutatorul conectat

la intrarea X2 pentru oprirea acestuia. Un contact adiional (virtual), adugat n interiorul programului i denumit

Y1, utilizeaz bobina de ieire ca i contact de reinere. Contactorul motorului continu s fie energizat chiar i

dup ce butonul start este eliberat. Contactul X2

6.5.7.1 Pornirea motorului

normal-nchis este colorat, ceea ce nseamn ca este nchis i

conduce energie electric.



88

Fig. 6-44 pornirea motorului cu ajutorul PLC-ului

Dac apsm butonul de start, intrarea X1 se va energiza, nchiznd contactul X1 din program. Bobina Y1

va fi energizat i se va aplica o tensiune de 120 V c.a. pe bobina contactorului motorului. Contactul paralel Y1 se

va nchide i el, iar circuitul va rmne ntr-o stare energizat.



89

Fig. 6-45 pornirea motorului cu ajutorul PLC-ului

Acum, dac eliberm contactorul start, contactul X1 normal-deschis se va rentoarce la poziia sa normal

(deschis). Motorul va continua ns s funcioneze, deoarece contactul de reinere intern Y1 continu s alimenteze

bobina Y1, care menine la rndul ei energizat ieirea Y1

6.5.7.2 Oprirea motorului

.



90

Fig. 6-46 oprirea motorului cu ajutorul PLC-ului

Pentru a opri motorul, trebuie s apsm pentru o durat scurt comutatorul stop. Acesta va energiza

intrarea X2 i va deschide contactul (virtual) normal-nchis. Continuitatea circuitului nspre bobina Y1 va fi

ntrerupt.



91

Fig. 6-47 oprirea motorului cu ajutorul PLC-ului

Cnd butonul de stop este eliberat, intrarea X2 se de-energizeaz. Contactul X2 se rentoarce n poziia sa

normal (nchis).

Motorul nu va reporni ns pn cnd comutatorul de start nu este acionat, datorit pierderii

contactului de reinere Y1

6.5.8 Auto-protecia

.

Desigur, proiectarea PLC-urilor astfel nct s conin elemente de autoprotecie este la fel de important

precum n cazul sistemelor cu relee electromecanice. Va trebui tot timpul s lum n considerare efectele unui

circuit deschis (distrugerea firelor conductoare, de exemplu) asupra dispozitivelor controlate. n exemplul de mai

sus, avem o problem: n cazul n care conductorul comutatorului de intrare X2 (butonul de stop) prezint un defect

(circuit deschis), nu vom putea opri motorul!



92

Fig. 6-48 asigurarea proteciei motorului

Soluia acestei probleme const n inversarea logicii ntre contactul X2 din interiorul programului PLC-ului

i comutatorul stop. Cnd butonul stop nu este acionat, intrarea X2 este energizat, nchiznd contactul X2 din

interiorul programului. Acest lucru permite pornirea motorului atunci cnd intrarea X1 este energizat, i permitea

funcionarea acestuia chiar i atunci cnd butonul start este eliberat. Cnd butonul stop este acionat, intrarea

X2 se va de-energiza, deschiznd contactul X2 din soft-ul PLC-ului i oprind motorul. Prin urmare, nu exist nicio

diferena din punct de vedere funcional ntre aceast variant i cea precedent.

Totui, n caz de defect al conductorului pe intrarea X2 (circuit deschis), intrarea X2

6.5.9 Relee de control

va fi de-energizat.

Efectul este similar acionrii butonului de stop, rezultatul fiind oprirea imediat a motorului n caz de defect.

Aceast variant este mult mai sigur dect cea precedent, n care, acelai tip de defect ar conduce la

imposibilitatea opririi motorului.

Pe lng elementele de intrare (X) i de ieire (Y), PLC-urile conin bobine i contacte ce nu a legtur

propriu-zis cu exteriorul. Acestea sunt folosite asemenea releelor de control (CR1, CR2, etc.) pentru asigurarea

unui semnal logic inversor n caz de nevoie.



93

Fig. 6-49 utilizarea releelor de control interne

Pentru demonstrarea funcionrii unui asemenea tip de releu intern, s consideram circuitul i programul

alturat. Acesta este proiectat pentru a simula o poart I-negat cu trei intrri. Din moment ce elementele unui

program PLC sunt desemnate printr-o singur liter, vom nota releul de control intern cu C1 i nu cu CR1.



94

Fig. 6-50 utilizarea releelor de control interne

n acest circuit, lampa va rmne aprins atta timp ct oricare dintre butoane rmne ne-acionat (eliberat).

Pentru a opri lampa, va trebui s acionm (apsm) toate cele trei butoane.

Un mare avantaj al automatelor programabile, avantaj ce nu poate fi duplicat cu ajutorul releelor

electromecanice, const n posibilitatea supravegherii i controlului la distana a dispozitivelor prin intermediul

reelelor de calculatoare.


4.6-logica-ladder.pdf

Documents