lucrare de licenŢĂ - acse...

Universitatea Politehnica Bucureşti

Facultatea de Automatică şi Calculatoare

Departamentul de Automatică şi Ingineria Sistemelor

LUCRARE DE LICENŢĂ

Automatizare unei masini de calcare

carcasa anvelopa(aplicare banda de rulare)

Absolvent

Purcaroiu Adrian

Coordonator

As. Dr. Inginer Bogdan-Adrian Hanchevici

Bucureşti, 2013

Automatizare masina calcare carcasa anvelopa (aplicare banda de rulare)

2

Cuprins

Lista de figuri...............................................................................................................3

Lista de simboluri.......................................................................................................27

Introducere..................................................................................................................29

Capitolul 1...................................................................................................................30

Automate programabile...........................................................................................30

1.1 Introducere in automatele programabile.........................................................30

1.2 Automate programabile Allen-Bradely Rockwell Automation.....................32

1.3 Conexiune PC-PLC...........................................................................................34

1.4 Limbajul GRAFCET.........................................................................................36

1.5 Limbajul LADDER DIAGRAM.......................................................................37

Capitolul 2...................................................................................................................39

Tipuri de actionari pneumatice si electrice . Elemente de feedback...................39

2.1 Echipamente pneumatice : control , comanda si reglaj................................39

2.1.1 2.1.1 Echipamente pentru reglarea si controlul puterii pneumatice....39

2.1.2 Motoare ca si sisteme de actionare . Cilindri pneumatici..................44

2.2 Echipamente electrice...........................................................................................47

2.2.1 Structura unei porniri de actionare .............................................................47

2.2.2 Echipamente de actionare: Convertizorul de frecventa........................48

2.2.3 Motorul de curent alternativ..............................................................49

2.2.4 Transformatorul...........................................................................50

2.2.5 Elemente de comanda...........................................................51

2.3 Elemente de feedback ..........................................................52

2.3.1 Senzori................................................................................52

2.3.2 Encodere...................................................................54

CAPITOLUL 3

Implementare masina unealta ..........................................55

3.1 Descriere functionalitate masina........................55

3.2 Componente necesare realizare masina unealta. Echipamente de intrare/iesire..56

3.3 Implementare schema Grafcet si soft ladder masina unealta................60

CAPITOLUL 4

4.1 Concluzii..........................................61

4.2 Bibliografie .....................................61

4.3 Anexe................................................62


3

Lista cu figuri

Figură 1 SLC 5/04 .............................................................................................................. 5

Figură 2 ..................................................................................................................................................... 5

Figură 3 ..................................................................................................................................................... 5

Figură 4 RSLogix 500 ......................................................................................................... 6

Figură 5 Structura unui automat programabil .................................................................. 6

Figură 6 CompactLogix ....................................................................................................... 7

Figură 7 ControlLogix ......................................................................................................... 7

Figură 8 Cablu coaxial ......................................................................................................... 7

Figură 9 Cablu DEviceNET ................................................................................................... 7

Figură 10 exemplu GRAFCET ................................................................................................ 8

Figură 11 Divergenta GRAFCET ............................................................................................. 8

Figură 12 Subansamblu distribuitor ..................................................................................... 8

Figură 13 Distribuitor cu supapa ......................................................................................... 9

Figură 14 Drosel FESTO ........................................................................................................ 9

Figură 15 Electrovalva FESTO .............................................................................................. 9

Figură 16 Supapa de sens .................................................................................................. 10

Figură 17 Supapa NI ........................................................................................................... 10

Figură 18 Comutator si sesizor de cursa ............................................................................. 10

Figură 19 Releu electromecanic ........................................................................................ 11

Figură 20 Presostat pneumatic FESTO ............................................................................... 11

Figură 21 Motor liniar FESTO ............................................................................................. 11

Figură 22 Sectiune pe motor cu palete............................................................................. 12

Figură 23 Cilindru pneumatic FESTO ................................................................................. 13

Figură 24 Releu magnetic .................................................................................................. 13

Figură 25 Codare binara ..................................................................................................... 14

Figură 26 Codare Gray ....................................................................................................... 14


4

Figură 27 Schema senzor inductiv .................................................................................... 14

Figură 28 Schema senzor capacitiv ................................................................................... 15

Figură 29 Senzor de proximitate....................................................................................... 15

Figură 30 Senzor optic de prezenta .................................................................................. 15

Figură 31 Disc encoder ..................................................................................................... 16

Figură 32 Encodere Allen Bradely ..................................................................................... 16

Figură 33 Siguranta fuzibila ............................................................................................... 16

Figură 34 Disjunctor ........................................................................................................... 16

Figură 35 Motor liniar cu carcasa fixa si piston mobil ....................................................... 17

Figură 36 Montare senzor pneumatic ............................................................................... 17

Figură 37 Montare senzor pneumatic ............................................................................... 18

Figură 38 Sistem de actionare pneumatic ......................................................................... 18

Figură 39 Motor de curent alternativ ................................................................................ 19

Figură 40 Sistem role calcare .............................................................................................. 20

Figură 41 Schema logica pentru realizare pozitie home RC ............................................... 21

Figură 42 Schema logica sistem calcare ............................................................................ 22

Figură 43 Role calcare .......................................................................................... ......23

Figură 44 Toba SHAPER.....................................................................................................23

Figură 45 Carcasa anvelopa cu banda de rulare aplicata..................................................23

Figură 46 Ansamblu de functionare..................................................................................24

Figură 47 Scheme pneumatice...........................................................................................25


5

Figură 1 SLC 5/04

Figură 2

Figură 3


6

Figură 4 RSLogix 500

Figură 5 Structura unui automat programabil


7

Figură 6 CompactLogix

Figură 7 ControlLogix

Figură 8 Cablu coaxial

Figură 9 Cablu DEviceNET


8

Figură 10 exemplu GRAFCET

Figură 11 Divergenta GRAFCET

Figură 12 Subansamblu distribuitor


9

Figură 13 Distribuitor cu supapa

Figură 14 Drosel FESTO

Figură 15 Electrovalva FESTO


10

Figură 16 Supapa de sens

Figură 17 Supapa NI

Figură 18 Comutator si sesizor de cursa


11

Figură 19 Releu electromecanic

Figură 20 Presostat pneumatic FESTO

Figură 21 Motor liniar FESTO


12

Cilindru cu franare reglabila la ambele capete si dubla actionare

Figură 22 Sectiune pe motor cu palete

1 2 3


13

Figură 23 Cilindru pneumatic FESTO

Figură 24 Releu magnetic

Sector Contact 1 Contact 2 Contact 3 Unghi

0 off off off 0° to 45°

1 off off ON 45° to 90°

2 off ON off 90° to 135°

3 off ON ON 135° to 180°

4 ON off off 180° to 225°

5 ON off ON 225° to 270°

6 ON ON off 270° to 315°

7 ON ON ON 315° to 360°


14

Figură 25 Codare binara

Sector Contact 1 Contact 2 Contact 3 Unghi

0 off off off 0° to 45°

1 off off ON 45° to 90°

2 off ON ON 90° to 135°

3 off ON off 135° to 180°

4 ON ON off 180° to 225°

5 ON ON ON 225° to 270°

6 ON off ON 270° to 315°

7 ON off off 315° to 360°

Figură 26 Codare Gray

Figură 27 Schema senzor inductiv


15

Figură 28 Schema senzor capacitiv

Figură 29 Senzor de proximitate

Figură 30 Senzor optic de prezenta


16

Figură 31 Disc encoder

Figură 32 Encodere Allen Bradely

Figură 33 Siguranta fuzibila

Figură 34 Disjunctor


17

Figură 35 Motor liniar cu carcasa fixa si piston mobil

Figură 36 Montare senzor pneumatic


18

Figură 37 Montare senzor pneumatic

Figură 38 Sistem de actionare pneumatic


19

Figură 39 Motor de curent alternativ


20

Figură 40 Sistem role calcare


21

Figură 41 Schema logica pentru realizare pozitie home RC


22

Figură 42 Schema logica sistem calcare


23

2

Figură 43 Role calcare 1

4

3 Figură 44 Toba SHAPER

5

6

Figură 45 Carcasa anvelopa cu banda de rulare KM aplicata


24

Figură 46 Ansamblu de functionare

7


25

U=24 V

Cilindru Distribuitor pneumatic 5/2 cu arc

Compresor aer

Figură 47 Scheme pneumatice

Regulator de presiune normal

Drosel


26

Figură 48 Configurare canal 0 pentru driverul DH+ al automatului


27

Lista simboluri

Distribuitor 3/2 Arbore rotatie Bobina

Cilindru cu doua tije Cilindru cu dublu efect Comanda manuala

Cu franare la ambele capete

Contact actionat cu releu termic Contact ND Contact NI

Contactor Convertor de semnal Dispozitiv de blocare

electro-pneumatic

Drosel nereglabil Drosel reglabil actionat Drosel reglabil

actionat manual actionat mecanic


28

Supapa de presiune reglabila Supapa de sens cu arc Supapa de sens fara arc

Motor asincron Motor oscilant Senzor de proximitate cu reflexie

cu rotorul bobina

Senzor de proximitate Senzor de proximitate Separator

Actionate cu magnet permanen cu magnet permanent

Sigurante fuzibile


29

INTRODUCERE

Controlul sistemelor automate este un domeniu ce s-a dezvoltat foarte mult pe plan

mondial in ultimul timp , majoritatea fabricilor , industriilor de productie , proceselor

industriale tinzand catre un grad din ce in ce mai ridicat de automatizare. Avand posibilitatea

sa lucrez un scurt timp in domeniul automatizarilor , mai precis cu controlere logice

programabile (PLC) in cadrul companiei SC Michelin SA , am ales ca si tema pentru acest

proiect automatizarea unei masini ce participa la una din etapele de realizare a unei anvelope.

Motivatia alegerii acestei teme se regaseste in posibilitatea de a face legatura intre partea

hardware (masina de automatizat in cazul de fata) si partea software (programul ladder) ce va

duce la punerea in miscare a partii hardware.

Lucrarea este structurata in 6 capitole:

Capitolul I va face o introducere in domeniul automatelor programabile .Voi prezenta

informatii generale despre automatele programabile , apoi in particular despre automatele

Allen Bradely de la Rockwell Automation , informatii despre conexiunea PLC-PC dar si

despre limbajul de programare in care va fi realizat acest proiect.

Capitolul II prezinta echipamente pneumatice si echipamente electrice de reglare , control si

comanda , precum si elemente de feedback : senzori , enncodere.

Capitolul III prezinta functionalitatea masinii , principalele componente , detalii despre tipul

de PLC folosit , module de intrare/iesire ale automatului si despre procesul de automatizare.

Capitolul IV prezinta cateva concluzii , la finalul procesului de automatizare.

Automatizarea a fost realizata prin colaborare cu personal de la Michelin SA , iar

masina prezinta unele modificari fata de cazul real , ca urmare a termenilor de

confidentialitate.Tot in introducere voi prezenta pe scurt pasii din ciclul de productie a unei

anvelope in fabrica Michelin , precum si cateva detalii despre masina din cazul de fata.

Pana a ajunge in stadiul final , o anvelopa trece prin urmatoarele etape:

1. procesul de amestecare in malaxoare de mari dimensiuni a diferite substante

chimice si tipuri diferite de cauciuc , de unde se obtine practic materia

bruta.Sectia in care are loc acest proces se numeste AMESTECARE. Procesul se

realizeaza la temperaturi si presiuni foarte ridicate.

2. urmeaza procesul de extrudare , in care se obtin diverse componente necesare

pentru realizarea anvelopei. Cauciucul este racit , apoi sunt decupate placi si

transportate catre extrudere pentru modelare. Placile sunt transportate pe un

conveior catre extruder , iar in masinile de preincalzire placile sunt despicate in

fasii si se formeaza componente precum banda de rulare KM sau flancuri , ce vor

intra in componenta anvelopei. Sunt folosite numeroase materiale textile . Astfel ,

se creaza corpul anvelopei

3. urmatorul pas este procesul in care se creaza talonul , acesta asigurand pozitionarea

si mentinerea anvelopei pe jeanta. Taloanele sunt confectionate prin aplicarea unui

material de umplutura pe un inel.

4. urmatorul pas consta in aplicarea a doua straturi de material textil pliat si doua fasii

de panza , ce vor impiedica desprinderea anvelopei de jeanta.

5. urmeaza pasul in care se aplica banda de rulare KM.Sunt aplicate mai intai centuri

de otel ce ofera protectie la perforare si stabilizeaza banda de rulare . Toate aceste

componente vor fi presate cu ajutorul unui sistem de role si se obtine astfel


30

anvelopa „cruda”. Acest proces pe care il voi si analiza in cadrul proiectului se

realizeaza in sectia numita „CONFECTII”.

6. se ajunge in sectia de VULCANIZARE , unde anvelopa cruda este introdusa in

interiorul unor matrite la temperaturi foarte ridicate (peste 300 grade Celsius) si

tinute acolo un timp. Aceste matrite vor da si forma de exterior a anvelopei , ele

contintand modelul benzii de rulare precum si diferite inscriptii . Odata scoase de

acolo , ele vor fi transportate pe un conveior pentru a asigura procesul de racire

7. ultimul pas il reprezinta verificarea anvelopei de posibile defecte. Anvelopele

trebuie sa respecte anumite standarde pentru a putea fi scoase in productie.

Neexistand proces de reesapare , anvelopele ce nu respecta normele nu mai pot fi

folosite.

Astfel , in cadrul acestei lucrari voi prezenta procesul de automatizare a unei masini ce

participa la cicul de productie a unei anvelope , si anume partea de aplicare a benzii de rulare

KM pe carcasa (presare a tuturor elementelor componente). Lucrarea va contine atat unele

rezultate experimentale cat si o descriere din punct de vedere al functionalitatii si elementelor

componente.Voi lua in considerare doua aspecte importante in realizarea automatizarii:

1. partea de aplicare a benzii de rulare KM (banda de rulare ce reprezinta practic

ultimul strat aplicat pe anvelopa) pe carcasa anvelopei cu ajutorul unei prese cu

role.

2. sistemul de incarcare a carcasei si pregatirea pentru actiunea prezentata anterior.

Pentru elementele de executie , am avut la dispozitie automate programabile de la Allen

Bradely . Procesorul folosit este un SLC 5/04 iar din puncte de vedere al comunicatiei

automat programabil – PC sunt utilizate porturile seriale RS232 si DH + /DH 485 ,

prezentate in figurile 1.2 si 1.3. Procesorul SLC poate fi vazut in figura 1.1 , prezenta in lista

de figuri.

Schema logica functionala este realizata in Grafcet , iar limbajul de programare folosit

este Ladder Diagram. Programul ladder este scris utilizand softul RSLogix 500 de la

Rockwell Automation , program ce va fi descarcat in memoria procesorului. Pentru a putea

face posibil acest transfer , avem nevoie de RSLinx , prin care vom configura driverele de

comunicatie intre PLC si PC. Odata trasnsferat , executia pasilor programului poate fi vazut in

timp real , dar modificata in modul OFFLINE.

CAPITOLUL 1

Automate programabile

1.1. Introducere in automate programabile

Automatul programabil , Programable Logic Controller este un controler utilizat in toate

ramurile industriale , in mod obisnuit in aplicatiile de comanda si a inlocuit , in mare parte ,

vechiile solutii de automatizare realizate cu circuite logice cablate sau controlere

electromecanice.Vom analiza informatii generale in legatura cu functiile si configuararea

familiei de automate Allen Bradely.Desi sunt utilizare intr-un cadru larg de aplicatii si

automatizeaza un proces sau o masina , toate PLC-urile monotorizeaza intrarile , iau decizii


31

pe baza unui program si stabilesc comenzi catre iesiri.Un automat programabil este compus

din module de intrare, o unitate centrala (CPU), module de iesire si un dispozitiv de

programare.Modulele de intrare corespund diferitelor tipuri de dispozitive de intrare. Unele

module corspund semnalelor analogice (sau intrari discrete : on/off, 0 sau 1), alte module sunt

de semnale analogice (tensiune , curent ).Un modul de intrare al unui PLC are ca principala

functie convertirea semnalelor oferite de butoane , senzori in semnale logice ce pot fi

utilizate de unitatea centrala.Automatele programabile funcţionează prin scanarea continua a

unui program , iar un astfel de ciclu de scanare este compus din trei paşi importanţi,

reprezentaţi de testare, execuţie şi activare. CPU trimite semnale pentru a actualiza starea

iesirilor , in urma evaluarii starilor de intrare , iesire si in urma executiei programului.Astfel ,

in urma acestui proces, modulele de iesire convertesc semnalele de control de la unitatea

centrala in valori fie digitale , fie analogice care pot fi folosite pentru controlarea

dispozitivelor de iesire.Exista un echipament de programare , soft , ce poate fi utilizat pentru a

modifica , descarca programul PLC-ului sau pentru a monitoriza , modifica valorile unor

variabile. Modificarile se fac in modul offline ,iar dupa trasfer , atat programul cat si

variabilele vor fi stocate in memoria CPU.

Un automat programabil are printre component un PLC , a carui iesiri calculate in urma

programului vor comanda iesirile , elemente de executie , senzori (foto-electrici ,

proximitate). Componentele din urma sunt conectate la PLC , ce vede valorile curente ale

senzorilor si , in functie de instructiunile din programul ladder va trece in “0” sau “1” starea

elementului de executie.Astfel , un automat programabil este compus din PLC , elemente de

executie , semnale date de senzori , si echipament de automatizare.

Echipamentul de automatizare este conectat de automatul programabil si este compus din

module de intrare/iesire , modul de alimentare , modul processor , o magistrala de sistem ,

optional un modul de memorie EEPROM pentru progamul software .

Pasii din cadrul ciclului de functionare din figura 1.5:

Pasul 1 este testarea intrarilor , cercetarea starii lor : activ/inactiv sau o anumita valoare

pentru semnale analogice si copierea in format binar in registrii asociati intrarilor.

Pasul 2 este executarea programului , fiecare instructiune si va duce la schimbarea registrilor

asociati starilor de iesire in functie de logica programului.

Pasul 3 reprezinta momentul activarii iesirilor , automatul actualizand starea iesirilor fizice.

Automatul , pe langa aceste elemente de baza prezentate , mai poate incorpora un dispozitiv

de monitorizare si comanda operator , simplifacand astfel sistemul de monitorizare al

procesului , masinii.Astfel , PLC-urile duc la o depanare mai usoara , solutiile sunt usor

modificabile si au o dimensiune redusa a instalatiei fata de sistemele de control precedente(de

exemplu logica cablata).

La realizarea unei solutii de automatizare , orice proces trebuie impartit in mai multe

taskuri , existand anumite cerinte hardware si software , pe care sistemul trebuie sa le

indeplineasca .

Cerinte hardware:

1. Numar si tipul de module

2. Numarul de I/O corespunzatoare

3. Numarul de module al sasiului

4. Tipul procesorului si specificatii referitoate la acesta

5. Sisteme HMI de monitorizare , respective comanda

6. Tipuri de comunicatii

Cerinte software:


32

Structura programului ladder cu subroutine si instructiuni

Configurarea si administrarea datelor in cadrul solutiei de automatizare.

Asigurarea datelor de comunicatie pentru fiecare tip de comunicatie

Eventuale solutii de optimizare pentru a atinge obiectivul masinii

Realizare unei documentatii pentru masina automatizata ce va include modul de

utlizare, scheme electrice , programul software realizat.

1.2. Controlere programabile Allen-Bradely –Rockwell Automation

Intrucat majoritatea componentelor si softurilor utilizate in desfasurarea acestui proiect apartin

de Rockwell Automation , voi face o scurta prezentare a automatelor Allen Bradely , automate

produse de Rockwell.Rockwell Automation se gaseste printre principalele branduri ce ofera

solutii de automatizare la nivel mondial , printre produsesele lor se numara diverse tipuri de

automate , componente de comunicatie , dar si produse software:

1. PLC: SLC , MicroLogix , ControlLogix

2. module de input/output : FlexIO , CompactIO

3. ServoDrivere: Kinetix (unul dintre cele mai avansate produse , adaugand

flexibilitate la nivel de element de executie).

4. Produse software:RSLogix 500/5000 , RSLinx, RSNetWorx

5. Senzori inductivi , capacitivi , fotoelectrici

Sistemele de control Allen Bradely de la Rockwell Automation sunt impartite in sisteme

de control de nivel restrans la nivel de complexitate , ce ofera soltuii de automatizare si

flexibilitatea necesara.Printre ele putem enumera familia SLC 500 , ce se afla printre primele

controlere complete aparute pe piata automatelor programabile si ce ofera diverse module de

intrare/iesire sau posibilitati multiple de alimentare . Procesorul , modulele I/O si modulele de

comunicatie sunt fixate pe un sasiu , cu propria sursa de curent si sloturi de marimi

corespunzatoare.Pentru instalarea procesorului pe sasiu trebuie tinut cont in primul rand daca

procesorul respectiv are baterie (cum este cazul procesorului mai vechi SLC 5/01) , inainte de

montare trebuie sa ne asiguram ca bateria este conectata , fapt ce asigura un back-up in caz de

intrerupere a alimentarii controlerului.Alt aspect important este pozitia si slotul in care va fi

montat procesorul.Acesta trebuie introdus in slotul 0 , incepand din partea stanga , dupa cum

se poate observa si in figura 1.7.

Modulele de comunicatie ale automatului sunt urmatoarele: RS232 , DH485 , ControlNet ,

DeviceNet , module de comunicare directa cu un controler de supraveghere , module de

comunicare SCANport. In ceea ce priveste alimentarea , fiecare sasiu necesita o sursa de

alimentare , iar selectia voltajului 120/240 V pentru sursele de current continuu se face cu

ajutorul unui jumper. Exista si un LED ce pentru a ne alarma la o eventuala problema de

alimentare. Monitorizarea anumitor statusuri ale aplicatiei (de exemplu nivelul citit de un

sensor ) , dar si controlul unor valori se poate realiza , asa cum va fi si in cazul de fata cu un

PanelView , dat tot de Rockwell Automation. Acesta suporta comunicare DF1 sau DH485 ce

permite conectarea directa pe canalul 0 al tipurilor de procesoare din familia SLC 500.

Tot pentru aceasta familie mai exista posibilitatea conectarii unui modul de memorie

EEPROM optional , ce ofera o memorie non-volatila pe care se poate salva programul din

memoria procesorului prin optiunea de download din soft. Ca si date exacte , memoria


33

procesorului poate fi de la 1K la 64K , iar procesorul poate suporta pana la 4096 de I/O si

peste 60 de module diferite de I/O (analogice , digitale). La nivel de scanare al programului,

pentru o instructiune mixta poate dura intr e 0.9 ms/K si 8.0 ms/K , iar la nivel de I/O poate

dura intre 0.25ms si 2.6ms .Odata incarcat programul ladder , si setat controlerul in modul

RUN , pasii ciclului sunt urmatorii:

Input scan : se scaneaza toate datele de intrare(cateva ms)

Program scan : timpul in care procesorul va executa instructiunile

Output scan : procesorul va scana si scrie toate datele de iesire

Serviciu de comunicatii : partea de comunicare cu alte device-uri

HouseKeeping si OverHead: timpul utlilizat pe consumul de memorie.

Instructiunile suportate de PLC-uri Allen Bradely depind de tipul de processor. Pentru

procesorul SLC 500 putem intalni urmatoarele tipuri de instructiuni :

1 jump-uri si subrutine

2 move , paste , copy

3 timere

4 FIFO , LIFO

5 PID

6 BIT , ASCI

7 basic math

8 secvente

9 comparatii

10 messaging

11 adresare indirecta

CompactLogix presupune o integrare stransa intre modulele de comunicatie , controler si

softul de programare corespunzator . Utilizeaza un motor de control comun si asigura

caracteristici de actionare, siguranta la nivelul unui singur controler. De asemenea , modulele

de tip analogic si digital , sasiul DIN cu posibilitati flexibile de instalare, asigura

functionalitate larga la nivel de aplicatii , precum si la platforme CompactLogix prin

Ethernet/IP.Alte automate programabile din aceasta clasa sunt CompactGuardLogix Safety

System si controlere SmartGuard 600.

De cealalta parte , avem sisteme de control ce ofera posibilitati de automatizare , de

comunicare la un nivel mult mai complex.Ofera diverse arhitecturi modulare , performanta si

fiabilitate , ce corespund cerintelor mai avanasate la nivel de automatizare.Astfel putem

mentiona urmatoarele sisteme:ControlLogix , sistem de securitate integrat GuardLogix ,

sistem de control SoftLogix , sistem de control PLC-5.

Ca si produse software , familia RSLogix din pachetele de programare ladder logic ajuta la

maximizarea performantelor, salvarea proiectului in timp si la imbunatatirea productivitatii.

Aceasta familie de produse a fost dezvoltata pentru a opera pe sisteme Microsoft Windows.

Sprijina procesoarele Allen Bradely SLC 500 si familia MicroLogix de procesoare, RSLogix

500 fiind primul software de programare ce a oferit o productivitate imbatabila, cu o interfata

de varf la niveulul industriei. RSLogix 500/5000 suporta familia Allen-Bradley de controlere

programabile. Ofera fiabiliatate la nivel de comunicatii , functionalitate puternica si metode

superioare de diagnoza.[1]


34

1.3. Conexiune PLC-PC

In urmatoarele paragrafe voi prezenta informatii despre modurile de comunicatii

PLC-PC : Ethernet/IP , ControlNet , DeviceNet atat din punct de vedere hardware cat si

software , precum si modul de conectare prin RSLinx Classic.

Cablaj utilizat pentru Ethernet/IP:

Cupru : este utilizat in majoritatea aplicatiilor , fiind necesar pentru diverse standarde

Ethernet .Este mai putin scump si usor de utilizat.Exista doua tip de cablaj coaxial

sau tip de conductor izolat de un scut ce transporta semnale la frecvente ridicate , cu

doua fire rasucite la intervale regulate (poate fi STP , UTP).

Fibra optica : acopera distante mult mai mari si nu sufera modificari la aparitia unor

eventuale interferente . Contine sticla sau miez de plastic , straturi protective si un strat

reflectorizant.

Ca si componente hardware reteaua Etherneth/IP are in compozitie: Ethernet

BackBone , ce controleaza intreg traficul de retea ; pachete de date ce contin adresa

destinatarului si un tool bazat pe adrese MAC ce filtreaza datele inainte de a fi transmise

numit bridge ; hub ce transmite date intre doua device-uri ( repeater multi-port) ; un router ce

traduce date in diferite formate numit gateway ; router-ul propriu zis ce conecteaza diferie

secvente de retea in functie de o tabela de rutare ; web server ; transceivers ; VLAN si

switch.

In cadrul tipologiilor de retea Ethernet/IP , distingem trei tipuri:

tipologie bus , in care fiecare componenta este conectata la cablul principal numit bus.

tipologie de tip „stea” reprezentand un device central la care sunt conectate restul

de componente. Aceasta duce la peformante mai ridicate , este mai simpla si asigura

si izolarea componentelor.

tipologia de tip „mesh” in care fiecare nod se poate comporta ca un router independent

, lucru ce duce la o conexiune continua.

Pentru conexiunea PLC-PC avem nevoie de softul RSLinx si de configurarea unui

driver de tip Ethernet.Prin RSLinx putem vizualiza nodurile active , retelele configurate si

putem utiliza metode de comunicare cu procesorul: download , upload , go online , send

message.

Configurarea unei adrese IP a unui modul se poate face in fereastra “RSWho” a programului

RSLinx din “Module Configuration”. Acolo putem complete adresa IP a device-ului pe care

il configuram , adresa de gateway (router) si masca de retea.

Comunicarea prin Ethernet/IP la un sistem ControlLogix se poate realiza prin cablaj direct sau

crossover. Pot aparea si probleme de conectivitate in cadrul modului de comunicare

Ethernet/IP , fie din cauza zgomotului electric indus in cablu , fie din cauza unei diferente de

potential sau o functionalitate slaba a partii hardware. Pentru aceasta situatie RSLinx ofera

posibilitatea unei monitorizari a modululuii: Station – Data Monitor.

Aparitia unei probleme la nivel de retea poate fi detectata si din softul RSLogix 500/5000 ,

mai précis din “I/O Configuration folder ”, “Quick View Panel” , “The connection tab” , “Tag

database”.


35

ControlNet este o retea in timp real cu o rata de transfer a datelor mai ridicata , ce

permite schimburi de date in mod repetat , dar si un control la nivel de I/O fara a introduce

un timp critic. Totodata are urmatoarele avantaje :

propune o retea flexibila ce se poate integra cu diferite produse de la Allen Bradely

inlatura costurile necesare pentru mentenanta prin inlocuirea automata a device-urilor

permite conectarea directa a componentelor la PLC fara a mai necesita cablaj

suplimentar

nu prevede o distanta minima intre noduri si nu suporta mai mult de 99

pemite o depanare mai usoara , fiin posibila accesarea retelei din orice nod.

Ca si cablaj intalnim avem de tip coaxial si fibra optica , cel mai utilizat fiind cel

coaxial RG-6 .Acesta ofera o distanta maxima intre doua segmente de 1000 m. De cealalta

parte , cablul din fibra optica are aceleasi specificatii , oferind izolare electrica la

interferente si comunicarea pe distante lungi. Pentru a indeplini cerintele legate de distanta ,

un repetor poate fi utilizat in retea.

O retea ControlNet este compusa din mai multe elemente:

o compoenta centrala ce serveste ca si comunicatie intre doua puncte ale retelei,

numita “trunk cable”.

un conector de cablu pentru conexiunea dintre diferite device-uri.

un repetor ce recepteaza un semnal pe un cablu , il amplifica iar apoi retransmite

semnalul pe urmatoarea portiune de cablu.

un terminal atasat la punctele de final ale retelei ce va “absorbi” semnalele , pentru a

evita relfectarea lor , si deci anumite interefrente.

taps-uri: componenta hardware ce extrage o parte a semnalului din cablu si se

comporta ca o legatura intre retea si device.

Conectarea prin RSLinx Classic la ControlNet :

Modulele ControlNet pot fi conectate la module DeviceNet si Ethernet/IP , nu necesita

tabele de rutare si ofera interfata pentru operator , dar si detalii despre configurarea datelor .

Ca si in cazul Ethernet/IP intalnim optiunile de download si upload din programul RSLogix

500/500.Pentru upload sau download , trebuie configurat driverul de comunicare USB

ControlNet. Backplane-ul de la ControlBus permite conectarea de la o retea la alta.

DeviceNet este un tip de retea ce furnizeaza retele flexibile , asigura conexiuni directe la

controlere si functioneaza cu diferite produse , ca si in cazul ControlNet.

O retea DeviceNet cuprinde componente hardware:

sursa de alimentare : este necesara propria sursa de alimentare DC de 24 V si cu limita

de curent ca si element de protectie.

cablu DeviceNet : un cablu specific , de tip round sau flat.

conectori

modul de scanare : localizat in sasiu cu procesorul

noduri : pentru compabilitatea DeviceNet , este neovie de cirucite de comunicare

specifice.


36

taps-uri : sunt utilizate cu cablu de tip round , ca si conectoare

rezistente terminale: reduc reflexia semnalului la nivel de comunicare.

si software:

soft de programare (RSLogix) , soft de conexiune (RSLinx)

soft de configurare retea (RSNetWorx)

DH485 –Familia de procesoare SLC 500 , mai exact procesoarele SLC 5/01 , SLC 5/02

si SLC 5/03 detin un canal dedicat pentru acest tip de comunicatie. Protocolul permite

monitorizarea datelor si statusul procesorului , upload si download , precum si transfer de

date intre procesoare . La configurarea unei retele DH485 , pentru a evita aparitia unor factori

ce pot afecta perfomanta se vor lua in considerare urmatoarele aspecte:

-numarul de noduri al retelei si adresele acestora

- numarul maxim de device-uri ce comunica intre ele .

Fata de DH485 , Data Highway Plus (DH+) este folosit de procesorul SLC 5/04 si este un

protocol ce poate suporta pana la 64 de noduri si comunica mai rapid.

RS232- Protocol asincron de comunicare seriala ce permite conexiunea PC-PLC . Este un

protocol utilizat pentru primele tipuri din familia SLC 500 , iar ulterior s-a facut trecerea la

DH/485 si Ethernet/IP. Putem crea conexiuni in mod facil intre PLC si PC , protocolul

RS232 avand proprietatea de a se sincroniza in mod automat.[2]

1.4. Limbajul Grafcet

Limbajul Grafcet este un mod logic secvential de a gandi o solutie de automatizare si

este derivat din modelul retelelor Petri. In cazul de fata , prin grafcet vom defini ciclul de

functionare al masinii automatizate, dar si conditiile de functionare. Diagrama Grafcet ne va

permite o mai buna intelegere a functionalitatii masinii , o depanare usoara pe viitor dar si

posibilitatea de a gandi solutii de optimizare a masinii. Totodata , diagrama Grafcet usureaza

realizarea programului in ladder corespunzator automatului. Prin grafcet se poate reprezenta o

descriere grafica de ansamblu a unui sistem , cu secvente parelele si are urmatoarele

componente principale:

Etape : corespund unor stari si sunt indicate prin numere , iar actiunile associate pot fi

afisate literal intr-un dreptunghi in dreapta starii respective. Ele pot fi initiale si

normale , cele normale avad posibilitatea de a fi activate.Starile pot fi active sau

inactive . Un pas poate fi activ daca este pas initial sau daca , in urma unui ciclu , a

fost activat. Daca etapa precedenta starii curente este inca activa , etapa curenta nu va

fi activata. Odata cu verificarea conditiei de trecere , etapa anterioara va fi

dezactivata , iar etapa urmatoare va fi activata.

Tranzitii : au valori logice asociate si desemneaza trecerea dintr-o stare in alta stare .

Aceasta conditie logica este numita “receptivitate” . Conditia tranzitiei poate fi valida

doar daca etapa precedenta este activa.

Legaturi directe intre stari si tranzitii ce desemneaza evolutia unui grafcet.


37

In diagrama Grafcet putem intalni termenul de “divergente” , ce presupune ramificatia

atunci cand mai multe secvente sunt posibile.Alegerea uneia dintre secvente se face in

functie de comanda data.Un exemplu de divergenta este prezentat in figura urmatoare.

Termenul de “paralelism” apare atunci cand mai multe secvente pot fi activate simultan.

1.5. Limbajul Ladder Diagram

Pentru punerea in functiune a masinii , automatul programabil va executa programul

software corespunzator.Acest limbaj de programare se numeste ladder diagaram , este

foarte raspandit la nivel de PLC-uri si poate fi construit in RSLogix500 sau

RSLogix5000. Programul corespunzator solutiei de automatizare are la baza diagrama

grafcet explicata in subcapitolul anterior. Programul ladder va contine mai multe rung-uri ,

iar acestea la randul lor contin instructiuni de intrare si iesire , cu simboluri specifice.

Este obligatorie existenta unei instructiuni de iesire pe fiecare rung. Ca si mod de

functionare , automatul va scana ciclic programul , ramura cu ramura . Evaluarea unui

rung incepe de la stanga , prin stabilirea expresiei logice a instructiunilor de intrare.

In urma rezultatului , se va executa sau nu instructiunea de iesire.Se pot folosi instructiuni

de intrare simple sau blocuri de functii , subrutine , branches(blocuri paralele) ce duc la o

complexitatea mai ridicata.

Ca si prim pas este nevoie de identificarea intrarilor si iesirilor.Intrarile ar putea fi

senzori , buton de start , buton de stop iar ca iesiri am putea avea comanda cilindru ,

bobina , motor.Sunt introduse sub forma de biti si pot fi adaugate in programul nostru din

“Data Files”, dupa cum se poate vedea in figura urmatoare.

In limbajul Ladder Diagaram intalnim mai multe tipuri de fisiere si instructiuni.Astfel ,

structura unui program poate avea in component fisiere de input/output (O0: , I1,:) , fisiere de

status (S2:) , fisiere de data bit folosite pentru instructiuni sau secvente (B3:) , fisiere pentru

instructiuni de tip timer (T4:) , fisiere pentru instructiuni de tip counter (C5:) sau fisiere

pentru date float sau integer (F8: , N7: ) .

In urmatoarea parte voi prezenta o parte din instructiunile de baza , instructiuni ce vor fi

folosite si in realizarea partii de software pentru solutia de automatizare.Cele mai multe din

instructiuni sunt de tip bit , iar in timpul executarii programului , procesorul poate seta sau

reseta bitul in functie de desfasurarea logica de pe fiecare rung.

1. Examine if Closed (XIC) : verifica daca un bit este ON. La executarea unei

instructiuni , daca bitul respective este 0 instructiunea corespunzatoarea este evaluate

drept false si true in caz contrar.

2. Examine if Open (XIO) : este opusul instructiunii XIC , verifica daca un bit este OFF

, iar cand instructiunea este executata , daca bitul este 0 va fi evaluata drept true.

3. Output Energize (OTE) : cu aceasta instructiune se poate activa un bit daca ramura

contine conditii adevarate.

4. Output Latch (OTL) , Output Unlatch (OTU) : sunt instructiuni de iesire . OTL

poate activa un bit, iar OTL poate seta un bit pe OFF. In mod obisnuit ambele sunt

folosite cu referire la acelasi bit , in pereche. Practic , OTL va activa astfel o iesire

fizica setand bitul pe ON , iar aceasta va ramane activa pana cand bitul va fi setat pe

OFF cu instructiunea opusa OTU.

5. One Shot Rising (OSR) : poate fi folosita atunci cad se doreste activarea unui

eveniment la schimbarea unei ramuri din true in false , fiind o instructiune care


38

declanseaza un eveniment ce apare o singura data. Dupa o scanare completa OSR va

fi setat pe false indifferent de conditia de adevar a ramurii . In exemplul urmator , cand

instructiunea de input trece din fals in adevarat , OSR va conditiona executarea iesirii

la o singura scanare a programului.

6. Timer On Delay(TON): este folosit pentru a activa iesirea dupa un anumit interval

setat de timer.Astfel cand valoarea curenta (ACC) va ajunge la valoarea setatata

(PRE) , iesirea va fi activata.

7. Timer Off Delay (TOF) : este folosit pentru a seta o iesire pe OFF , atat timp cat

rung-ul respectiv este fals pentru un interval de timp setat in timer.

1. Counter Up (CTU) , Counter Down (CTD):

CTU numara tranzitiile false-true ale ramurii in care este folosit . La o

schimbare a valorii de adevar a ramurii , valoarea acumulata creste cu 1 . In

cazul CTD , valoarea acumulata scade cu 1 la aparitia unei astfel de tranzitii.

2. High-Speed Counter (HSC): reprezinta un tip

special de CTU , este folosit cu controlere fixe 24 VDC SLC . Astfel , poate

numara la viteze foarte ridicate pentru controlere I/O fixe cu intrari de 24

VDC. Este permisa o instructiune HSC per controler. In cazul de fata , voi

folosi un HSC pentru un encoder incremental.

Mai putem intalni instructiuni de comparatie , instructiuni matematice sau instructiuni de

flow al programului (Jump , Label , Subroutine).

Instructiunile din urma sunt instructiuni de control al flow-ului prin care se poate modifica

ordinea de scanare a programului ladder de catre procesor. Astfel pot fi create programe mult

mai eificiente , dar pot duce si la solutii de marire a randamentului prin ascunderea unpor

operatii.Prin instructiunea JMP automatul va neglija rung-ul si va sari la un label creat

anterior. Instructiunile JSR, SBR si RET sunt utilizate pentru a directa controlerul catre

diverse subrutine din cadrul programului .

La executia instructiunii JSR , controlerul face un jump la inceputul subrutinei , mai

exact la instructiunea SBR , iar executia programului se reia din acel punct. SBR reprezinta o

instructiune fara biti de control si este plasata la inceput de subrutina servind drept


39

identificator. Este ecvaluata ca fiind true .Instructiunea RET este cea care marcheaza sfarsitul

de subrutina si totodata intoarcerea la instructiunea ce urmeaza instructiunii JSR.[3]

CAPITOLUL 2

Tipuri de actionari pneumatice si electrice

Elemente de feedback

2.1 Echipamente pneumatice : control , comanda si reglaj

Sisteme de actionare pneumatice au dat dovada intotdeauna de robustete , fiabilitate , o mare

simplitate si cost redus in ceea ce priveste partea constructive. Ele sunt in unele sisteme de

imposibil de inlocuit si sunt recomandate in cazul in care:

1. controlam forte de valori medii

2. pozitionarea si viteza de deplasare a sarcinii nu au anumite retrictii foarte severe

Structura sistemului pneumatic:

motorul pneumatic : transforma energia pneumatica primita la intrare in lucru mecanic

util

elemente de control si reglare : controleaza viteza de miscare a sarcinii , sensul de

miscare.

generatorul de energie ce are rolul de a produce energia pneumatica pentru intreg

sistemul

unitatea de comanda ce poate avea la baza dispositive electromagnetice, electronice

elemente de interfata : trasnsforma semnale de putere joasa in semnale de putere inalta

(Exemplu: electrovalva ce trasnforma semnale electrice de la UC in semnale

pneumatice)

senzori , limitatoare de cursa : electromecanice

elemente de intrare : electrice sau pneumatice

Pentru sistemele de automatizare ce au nevoie de forte mari se folosesc in general sistemele

de actionare hidraulice . Intrucat in cazul meu , nu avem nevoie de forte mari la nivel de

element de executie , sistemele de actionare pneumatica vor fi cel mai des folosite.Astfel , voi

prezenta in continuare cateva elemente esentiale ce tin de domeniul pneumatic , mai precis de

actionari pneumatice.[4]

2.1.1 Echipamente pentru reglarea si controlul puterii pneumatice

Se clasifica in echipamente pentru controlul directional si avem distribuitoare si supape de

sens, echipamente pentru reglarea debitului (drosel) , echipamente pentru reglarea presiunii

din care fac parte supapele de presiune si echipamente pentru reglare automata a debitului si

presiunii : supape proportionale si distribuitoare proportionale.

a)Distribuitoare pneumatice

Tipuri de distribuitoare pneumatice si simbolizare.


40

In simbolizarea distribuitoarelor pneumatice este importanta mentionarea anumitor

caratcerstici , precum :

1. numarul de pozitii , pozitia de comutare: normal inchis , normal deschis

2. modul de comanda : manuala sau electrica

3. numarul de cai: 2/2, 3/2, 4/2, 4/3, 5/2, 5/3, 5/4

Prima cifra semnifica numarul de cai , a doua numarul de pozitii. Spre exemplu , distribuitorul

3/2 , avand ca simbol un dreptunghi cu numarul de casete egal cu numarul de pozitii pe care

poate comuta (vezi lista figuri) , dispune de 3 cai si poate fi comutat pe 2 pozitii. Putem

observa si schema de conectare la racordurile corespunzatoare( prin noatrea cailor ) , orificiile

infudnate („T”) si sagetile ce ne indica sensul de curgere prin distribuitor .

Distribuitoarele sunt elemente principale in cadrul sistemelor de actiune pneumatica ,

distribuind energeia pneumatica pe diverse cirucite in functie de comenzile primite.

Distribuitoarele ocupa un rol foarte important in solutiile de automatizare din ziua de azi ,

aproape fiecare sistem pneumatic avand in componenta un astfel de distribuitor pneumatic.

Distribuitoarele penumatice au rolul de inversa sensul de miscare al organului de iesire al

motorului si de oprire a acestuia , dirijand aerul comprimat pe anumite trasee stabilite prin

comenzi din exterior. In cadrul unui distribuitor pneumatic , tipul elementului mobil poate fi

de tip sertar (conic, cilindric,plan) sau de tip supapa (sferica , plana , conica) iar miscarea

poate fi de translatie sau rotatie . Cele mai intalnite tipuri de distribuitoare pneumatice au

miscare de trasnlatie si sertar cilindric. Se mai tine cont si de numarul de pozitii stabile de

functionare , de numarul de orificii si de tipul comenzii.Structura unui distributior se poate

observa in figura urmatoare , unde putem vedea in figura 1.15 ca este format din doua

subansambluri : de comanda si distributie.

In subansamblul de distributie sunt prelucrate orificiile de legatura 1, 2 , 3 , 4 , 5 si

camerele interioare conectate la aceste orificii si partea mobila (elementul de distributie 2).

Subansamblul de comanda are rolul de a transforma semnalele externe de comanda in forte

sub a caror actiune se va ajunge la o noua pozitie a sertarului. In structura prezentata avem ca

element mobil un sertar , miscare de translatie , 5 orificii si urmatoarele tipuri de comenzi

specifice: manuala , mecanica , electrica sau pneumatica. Comanda este de cele mai multe

ori pneumatica in sistemele de automatizare.In cazul comenzii pneumatice , comanda A1 va

pozitiona sertarul ca in figura prezentata , iar comanda A2 in cealalta pozitie de functionare .

Pentru a obtine una din aceste doua pozitii semnalale A1 si A2 nu au voie sa existe

concomitent , bineinteles.

Distribuitoare cu supape

Inchiderea si deschiderea circuitelor se va face prin intermediul unor supape in acest caz , cu

pozitie impusa de anumite forte ce actioneaza asupra lor.Un astfel de exemplu este prezentat

in figura 1.22 , in care , prin supapa sferica 3 se controleaza un circuit.In prima prima figura

avem un circuit blocat , in care arcul mentine pozitia de home a supapei , iar pentru

deblocarea circuitului se actioneaza cu o forta asupra tijei metalice 1. Se pot utiliza si o supapa dubla la un distribuitor , de unde rezulta si doua posibilitati de

miscare intre scaunele create in interiorul corpului. Comanda distribuitorului poate fi manuala

sau electrica.

Exista si o categorie speciala de astfel de distribuitoare , cu supapa si membrana , la

care circuitele din interiorul corpului sunt controlate prin membrane , supape si tije. Pentru

realizarea unei etansari perfecte si neintroducerea fortelor de frecare se introduc membranele


41

(spre deosebire de sertar unde etansarea se face cu inele). Exista totusi si un dezavantaj

important: o parte din forta se pierde prin deformarea membranei. Comanda la acest tip de

distribuitoare este penumatica , pozitiile preferentiale obtinandu-se cu presiune de alimentare.

Astfel , o analiza a celor doua tipuri de distribuitoare duce la urmatoarele concluzii:

Distribuitoarele cu sertar cilindric si miscare de translatie au o etansare prin elemente

nemetalice(inele , garnituri) , se poate obtine schema dorita de distributie prin

modificarea sertarului si necesita forte mari de actionare , sertarul intampinand forte de

frecare.

Distribuitoarele cu supape si membrane au o etansare mai buna obtinuta prin

intermediul supapelor , nu sunt dezvoltate forte de freacre in timpul miscarii , sunt

limitate in ceea ce priveste complexitatea structurii de distributie , necesita la fel ca si

in cazul distributioarelor cu sertar forte mari de actionare , pot avea comenzi pe

ambele echipaje (simultan).

Electrovalvele Distribuitoarele pneumatice pot fi comandate electric si poarta denumirea de electrovalve.

Sunt foarte intalnite in cadrul sistemelor automatizate pneumatice si pot fi cu actionare

directa sau indirecta. In general sunt utilizate cele cu actionare indirecta , pentru debite mari.

Cele cu actionare directa sunt de dimensiuni mici si sunt utilizate pentru controlul debitelor

mici. Ele sunt folosite ca piloti in sistemele cu actionare indirecta.Reprezinta un fel de

interfata (pilotul realizeaza aceasta interfata) intre unitatea de comanda si subsistemul de

putere pneumatic si faptul ca sunt realizate in constructie modulara , adica se poate

interschimba subsistemul de comanda , duce la facilizarea obtinerii unor electrovalve in care

elemetul mobil actioneaza la nivel de susbsistem de distributie cu ajutorul pilotilor.

b) Supape de sens

Controleaza sensul de curgere a aerului pe circuite avand o functionare discreta , permitand

astfel trecerea fluidului intr-un singur sens.Astfel de supape pot avea si functii suplimentare ,

pot indeplini functii logice sau divizare/insumare a debitelor de aer.In cadrul actionarilor

pneumatice , din punct de vedere constructiv , supapele de sens prezinta anumite

particularitati:

Nu este permisa etansare cu metale , etansarea se face cu elemente nematalice sau

supapa este din cauciuc (se pot utiliza si alte elemente cu proprietati bune de

etansare).

Presiunea de contact la nivelul materialului nemetalic si presiunea admisibila de

contact decid dimensionarea supapei.

Presiunea de deschidere a supapei este pana in 0.6 bari iar pierderea de presiune admisibila

este pana in 0.2 bari. Mai putem intalni supapae de evacuare rapida , cu caracteristici foarte

bune de evacuare , ce permit o descarca rapida a camerelor sub presiune[5]

c) Echipamente pentru reglarea debitului

Reglarea debitului poate fi manuala sau mecanica si se recurge la modificarea unei

rezistente de curgere , ceea ce conduce la o schimbare la nivel local a sectiunii de curgere.

Echipamentele ce sunt folosite pentru acest lucru se numesc drosele , ce vor fi montate pe

circuitele ce se doresc a fi controlate , pe cilindri sau distribuitoare , in locul racordurilor.

Valoarea reglata se va pastra daca nu apar modificari fata de conditiile initiale la momentul

reglajului.Din punct de vedere constructiv putem avea :

Drosele simple


42

Drosele combinate : de sens unic si de cale

Droselele simple prezinta doua orificii si desi sennsul de curgere poate fi oricare , au in

general un sens preferat. De cealalta parte , un drosel de cale cu supapa de sens deblocabila se

poate obtine printr-o constructie modulara , in care un drosel simplu este legat in paralel cu o

supapa de sens unic . Astfel , sensul de curgere va fi unic , pe sens opus droselul fiind

scurtcircuitat de supapa de sens.Totusi , sensul de curgere poate fi deblocat printr-o comanda

externa , sectiunea de curgere fiind reglata cu ajutorul droselului.

Un alt tipa de drosel este cel de evacuare cu amortizor fonic , care , odata montate pe

orificiile de evacuare ale distributiorului reduce zgomotul de evacuare. Din punct de vedere

constructiv , in toate aceste tipuri de drosele se impiedica desurubarea completa pentru a evita

pierderea ventilului.

Debitul masic controlar de un drosel este :

m=

11

1 ****

P

PN

T

PAK cdr

1T – temperatura aerului in amonte de drose

drc APP ,,1 reprezinta presiunile din amonte si aval de drosel , respectiv sectiunea de curgere

reglata prin drosel.

K este o constanta , K=0.004042 pentru aer iar este coeficientul de debit[6]

d) Echipamente pentru controlul si reglarea presiunii

Reglarea presiunii agentului de lucru intr-un circuit se realizeaza cu ajutorul supapelor de

presiune pneumatice , astfel fiind posibila si conectarea sau deconectarea circuitului in cauza

prin comenzi externe. Dupa cum se poate vedea in figura 1.21 din lista de figuri ,

echipamentul este prevazut cu doua orificii P si A , curgerea avand loc totdeauna de la P la A.

Daca presiunea echipajului mobil este inexistenta , supapa se numeste normal inchis , iar in

caz contrar normal deschisa.Se poate recruge la montarea in paralel cu o supapa de sens unic ,

daca presiunea de la nivelul orificului A este mai mare decat presiunea de la nivelul orificiului

B.

Din punct de vedere constructiv , echipametele pneumatice pentru reglarea si controlul

presiunii sunt similare cu cele hidraulice , la supapele penumatice lipsind circuitul de

drenaj.Spre deosebire de supapele de sens unic , la supapele normal inchise se poate regla

tensiunea din arcul 4 la o valoare dorita , cu ajutorul surubului 6 si pistonului 5.Fortele ce

actioneaza asupra circuitului sunt forta de pretensionare din arc si forta de presiune de la

nivelul orificiului P. Forta de pretensionare este stabilita la valoarea dorita , astfel , controlul

presiunii se va realiza prin compararea acestor doua forte.

SpF xP * , unde xp reprezinta presiunea de la nivelul orificiului P , iar S este sectiunea

supapei.

Daca xp nu este presiunea de la orificiul P , ci provine din alt circuit , supapa este comandata

extern, fapt in care este necesara prezenta unui al treilea orificiu , cu o presiunea ce va

comanda supapa.Acest lucru duce si la o separare a circuitului de comanda de cel controlat.[7]


43

In categoria elementelor de comanda mai putem mentiona:

Butoane si limitatatoare de cursa

Reprezinta distribuitoare de mici dimensiuni(comandate manual:buton sau mecanic: limitator

de cursa) , specifice sistemelor de actionare pneumatica , ce lucreaza cu semnale penumatice

la nivel de comanda . Pot fi considerate si ca elemente de protectie , oferind avantaje

importante in conditii de lucru dificile : fiabilitate si siguranta.

Butoanele pot genera un semnal pneumatic , necesar pentru a pune in functiune sau a

stopa un sistem de actionare automat , iar limitatorele de cursa specifica prezenta in spatiu de

lucru (stabilesc limite a spatiului mobil).

Limitatoarele de cursa pot avea forta de actionare de-a lungul axei exhipamentului (in

general este perpendiculara pe axa echipamentului) si se numesc in acest caz

intrerupatoare.Putem intalni constructii cu sertar cilindric si miscare de translatie sau

constructii cu supape , in cazul din urma insa echipamentele au dimensiuni reduse datorita

faptului ca se lucreaza cu semnale penumatice.Totodata sunt prevazute cu orificii de legatura

filetate.

Temporizatoare

Prin intermediul temporizatoarelor , semnalele pot fi transmie cu intarzieri de cateva secunde

sau chiar zeci de minute. Astfel , releele de temporizatoare pot simplifca schemele de

comanda si pot transforma secventele functionale de durata in secvente mult mai sigure.

Exemple: daca se doreste racirea unor piese sau aplicarea presei pe anvelopa pentru o

perioada de timp , situatie intalnita in cazul sistemului automatizat din cazul de fata.

Din punct de vedere constructiv , temporizatorul este format dintr-un distribuitor si

bineinteles dintr-un circuit de intarziere R-C. Prin rezistenta reglabila R , va fi introdus un

semnal de comanda in camera distribuitorului , care impreuna cu capacitatea pneumatica a

distribuitorului va decide perioada de temproziare. Distribuitorul va atinge valoarea

comandata atunci cand presiunea din camera de comanda ajunge la valoarea de

comutare.Cand camera de comanda se descarca prin supapa de sens unic , distributorul

ajunge din nou in pozitia preferentiala.

Intrerupatoare , comutatoare electrice si sesizoare de cursa

Intrucat la multe din sistemele pneumatice de actionare este folosita energie electrica , vom

intalni elemente precum intrerupatoare , comutatoare electrice sau sesizoare de cursa.

Intrerupatoarele pot inchide sau deschide un circuit electric si pot fi comandate manual ,

mecanic sau magnetic prin butoane , limitatoare de cursa , respectiv electro-magnetice.

Ele pot fi normal inchise sau normal deschise in functie de pozitia initial a contactelor. Un

contact deschis nu permite trecerea curentului electric , iar un contact inchis permite trecerea

curentului . Intrerupatoarele pot avea un singur contact (NI sau ND) sau mai multe contacte

in care se pot folosi mai multe combinatii de contacte.

Comutatatoarele sunt intrerupatoare cu doua contacte , unul normal deschis si celalat

normal inchis. In figura urmatoare se poate observa modul de functionare al comutatorului .

Sesizorul de cursa reprezinta un comutator comandat mecanic . O cama atasata pe

ansamblul mobil produce semnalul de comanda , in momentul in care intre cama si rola

sesizorului are loc contact. La producerea acestui contact , cama apasa pe tija sesizorului si va

inchide sau deschide contactul electric.

Relee de comutatie , relee de timp si presostate


44

Releele de comutatie: prin releele de comutatie pot fi controlate doua contacte si sunt

folosite in aplicatiile simple , locul lor fiind luat treptata de programatoare electronice.

In figura 1.23 este prezentat ciclul de functionare al unui astfel de releu electromecanic.

Corpul 5 din figura reprezinta bobina , care , in cazul in care nu este excitata avem contactul

1-2 inchis si contactul 1-4 deschis. Alimentarea cu curent a bobinei duce la inversarea

situatiei . Astfel , bobina fiind excitata , prin forta magnetica exercitata asupra armaturii

mobile va deschide contactul 1-2 si inchide contactul 1-4 .

Dezactivarea bobinei duce la revenirea in pozitia initiala si anume : contactul 1-2 inchis ,

contactul 1-4 deschis

Releele de timp sunt echipamente electrice similare cu cele pneumatice , semnalul de

comanda fiind electric , si introduc o intarziere controlata in cadrul semnalului transmis.

Inchiderea caii prin care circula curentul este realizata de bobina releului electro-magnetic ,

bobina ce va fi alimentata prin intermediul unei diode. Tot in acelasi timp , se incarca si

condensatorul montat in paralel cu bobina.Actiunile se petrec la comanda manuala a unui

buton. Prin urmare , la dezactivarea butonului se intrerupe alimentarea circuitului de

temporizare , iar condensatorul va incepe procesul de descarcare prin bobina , ce va ramane

activata cat timp valoarea tensiunii din borne nu depaseste pragul limita admis.

Presostatele sunt componente de tip digital , ce genereaza un semnal electric cand

presiunea corespunzatoare ajunge la o valoare dorita.[8]

2.1.2 Motoare ca si sisteme de actionare . Cilindri pneumatici

Motoarele pneumatice au rolul de a transforma energia aerului comprimat in energie

mecanica si o transmit catre elementele de executie.Odata pus in functiune , organul de iesire

va avea o miscare limitata de doua pozitii limita , definind astfel termenul de cursa a

motorului.

a) Motoarele pneumatice liniare de constructie sunt compuse din doua ansambluri :

Carcasa : camasa 1 si capacele 2 si 5

Piston: pistonul 3 si tija 4

Putem avea astfel motoare cu carcasa mobila si piston fix , dar si motoare cu carcasa fixa si

piston mobil , iar dupa modul de separare al camerelor functionale putem avea cilindri si

camere cu membrana.

Cilindri pneumatici

La cilindri separarea se face prin piston iar etansarea se face prin garnituri nemetalice , in timp

ce la camere cu membrana pistonul este inlocuit de o membrana nemetalica. In cazul

motoarelor penumatice , etansarea nu se poate realiza cu segmenti metalici , ci se prefera

segmenti nemetalici datorita vascozitatii reduse a fluidului de lucru.

Cilindri penumatici se gasesc printre echipamentele utilizate la solutia de automatizare a

masinii . Ca si mod de functionare , prin gazul comprimat se produce o forta liniara cu piston.

Aceasta forta este transferat printr-o tija spre obiectul ce trebuie actionat , iar pistonul poate fi

un disc sau cilindru. Astfel , odata actionat , aerul comprimat patrunde la capatul pistonului si

se dezvolta forta necesara pentru a deplasa psitonul. In majoritatea cazurilor , sunt preferate

solutiile pneumatice pentru ca ofera o comportare silentioasa , nu pot avea loc curgeri de


45

lichid intrucat acesta este de fapt un gaz ce nu necesita canititai mari din punct de vedere al

spatiului .

Tipuri de cilindri :

In functie de modul constructiv , clindri se pot clasifica in mai multe tipuri:

Cilindri cu simplu efect :

o Cu revenire cu arc

o Cu revenire din forta rezistenta

Cilindri cu dublu efect :

Tija unilaterala

Tija bilaterala

Cilindri in tandem :

Cu amplificare de forta

Cursa in doua drepte

Mai intalnim si dupa tipul de franare la cap de cursa

1.1 cu franare la cap de cursa

cu franare reglabila

cu franare fixa

1.2 fara franare la cap de cursa

O problema semnificativa intalnita in cadrul motoarelor pneumatice liniare(cilindri

pneumatici) este blocarea ansamblului la capat de cursa din cauza impactului dintre capace si

ansamblul mobil. Ca si solutii , se poate apela la o franare pe cale pneumatica , solutie

preferata in majoritatea cazurilor , sau daca viteza sarcinii nu este foarte mare se poate apela la

montarea unor inele pe piston cu scop de amortizare. Pozitiile limita ale cursei pot fi

modificate prin opritori mecanici controlati din exterior , ceea ce este insa mai dificil este

oprirea in pozitii intermediare , viteza si acceleratia fiind doua marimi greu de controlat in

acest caz. Pentru alegerea cilindrilor se poate apela la diverse firme producatoare , dar este

nevoie de cunoasterea catorva elemente esentiale inainte cum ar fi:

Viteza de deplasare

Cursa

Modul de angrenare si montare motor

Forta de care avem nevoie

In cazul meu , sistemele de actionare alese au fost fabricate de FESTO , iar in figura 1.23 se

poate observa schema unui motor pneumatic liniar Festo fara frane la capetele de cursa.

Tot pentru alegerea cilindrului se poate alege si o alta cale:

Pornind de la forta dezvoltata de care avem nevoie , calculam diametrul pistonului . Se va

tine cont si de eventualele forte de frecare existente. Acestea pot fi reduse prin ungere si

depind de tipul de garnitura folosit.

Ca si date exacte in cadrul sistemelor de automatizare , presiunea relativa de lucru este

de aproximatiuv 6 bari , iar cursa de lucru la cilindrii cu simpla actiune in jur de 100-200

mm.Viteza de deplasare a sarcinii este intre 0.2-2 m/s . Bineinteles , in functie de cerinte si

sistemul ce va trebui automatizat , se pot alege motoare speciale ce corespund unor structui

diverese : motoare fara tija , motoare cu cursa scurta , motoare antirotatie , motoare cu

pistoane solidarizate.

Cilindri pneumatici cu dubla actionare si sistem franare:


46

Acesti cilindri includ o tijă piston extinsă și un sistem de frânare pneumatic-hidraulic, ce este

montat pe clindru. Sistemul de franare este proiectat pentru a mentine pozitia cilindrului prin

prinderea tijei pistonului. Franarea nu trebuie aplicata in orice conditii , ci doar daca viteza

tijei pistonului este sub 0.2 m/s. Franarea poate fi activa sau psiva. Clemele active elibereaza

tija pistonului cand asupra portului pilotului este aplicata o presiune , iar in cazul franarii

pasive clemele raman prinse de tija pistonului si o elibereaza abia dupa ce este aplicata

presiunea. Ambele cazuri pot avea in constructie un switch de presiune pentru obtinerea unui

semnal de iesire electric. In figura 1.24 se poate observa un cilindru cu franare reglabila la

ambele capete si dubla actionare.

b)Motoare penumatice oscilante

Este stabilita ca si in cazul motoarelor pneumatice liniare o cursa a motorului intre doua

pozitii limita , iar organul de iesire are o miscare de rotatie. Din punct de vedere constructiv

sunt similare cu cele pneumatice liniare si pot fi impartite in motoare cu clindru si mecanism

ce trasnforma miscarea de translatie alternativa in miscare de rotatie alternativa (mecanisme

de tip pinion , piulita) si motoare cu constructie speciala. Pentru o valoarea a fortei utile mult

mai mare (dubla) se poate opta pentru utilizarea a doi cilindri .

Ca si in cazul celor pneumatice , apare o problema de luat in considerare , si anume fortele

radiale ce apar in angrenaj pot duce la deformarea tijei. Prevenirea acestei situatii se

realizeaza prin ghidarea tijei in zona de angrenare cu ajutorul a doi rulmenti radfiali. Se poate

folosi si un traductor (cuplat cu arborele, fara joc mecanic) ce va urmari pozitia unghiulara a

arborelui .

Categoria motoarelor de constructie speciala cuprinde motoare cu paleta , motoare cu

membrane , motoare cu burdufuri.Ca exemplu , motorul cu paleta , de la firma producatoare

FESTO are unghiul maxim de rotatie de 180 de grade , un moment util de pana la 20Nm si

o presiune de aproximativ 6 bar. In componenta motorului apar limitatorii de cursa ce vor

oferi o reglare precisa a unghiului de rotatie maxim. In acest caz , oprirea la capat de cursa

are loc prin amortizare elastica.

c)Motoare pneumatice rotative

Sunt folosite mai ales sisteme de actionare ce lucreaza in medii periculoase , iar organul

de iesire in acest caz prezinta o miscare de rotatie avand un unghi nelimitat , miscare ce poate

fi continua sau pas cu pas. In cadrul motoarelor cu miscare continua putem enumera motoare

cu pistoane , cu roti dintate , cu palete . La alegerea unui astfel de motor pentru o solutie de

automatizare trebuie sa tinem cont de turatia nominala(turbinele sunt pentru turatii foarte

mari iar cele cu palete pentru turatii mici) , apoi de alti factori cum ar fi:

Randament motor

Cost

Greutate si posibiliate de miniaturizare

Complexitate din punct de vedere constructiv

Totusi , desi sunt folosite pentru turatii mici , motoarele cu palete sunt cele mai utilizate in

sistemele de automatizare datorita simplitatii constructive , greutate mica , dezvolta puteri


47

intre 70 W si 10 KW. In figura 1.25 se poate observa o sectiune pe un motor cu palete . In

constructie apare un rotor 1 , paletele 2 , corpul cilindric 3 , capacele laterale 4 si 5.

Se folosesc in general intre pana in 10 palete , cresterea numarului de palete duce la o crestere

a cuplului motorului dar complica motanjul si executia acestuia.[9]

2.2 Echipamente electrice

2.2.1 Structura unei porniri de actionare

1.Rolul si alacatuirea

Orice pornire de actionare grupeaza la un loc materialul necesar comenzii si protectiei

actionarii. Functiile pe care trebuie sa le asigure sunt urmatoarele:

a)Sectionarea : pentru a putea interveni in deplina siguranta in instalatii , masini sau

echipmanetele lor electrice , este necesar sa se dispuna de mijloace de izolare electrica a

circuitelor prin raport cu reteaua generala de alimentare. Aceasta functie este asigurata de

sectionator usa siguranta si intrerupator sectionator.

b)Protectia : orice receptor poate fi locul unor incidente de origine electrica sau mecanica.

Pentru a se putea evita ca aceste incidente sa antreneze deteriorarea materialului , orice

pornire are in mod obligatoriu:

- o protectie impotriva scurt-circuitelor

- o protectie impotriva suprasarcinii

Protectiile sunt asigurate prin siguranta scurt-circuit si/sau suprasarcina , releu de

protectie , disjunctor scurtcircuit si suprasarcina . Voi prezenta cateva din elementele de

protectie ce le voi utiliza in cadrul solutiei de automatizare.

Separatorul reprezinta un element de protectie contra cresterilor de curent. Asigura o

distanta de izolare prin separarea a doua circuite neparcurse de curent , dar ce se afla sub

tensiune.Separatoarele pot fi de joasa , medie si inalta tensiune. Din categoria celor de joasa

tensiune putem mentiona si comutatoarele si intrerupatoarele , ce au ca utilitate conectarea /

deconectarea cirucitelor de current continuu sau de current alternativ.Din punct de vedere

constructiv un separator are urmatoarele componente:

Sistemul de contacte : cuprinde doua contacte , unul fix si unul mobil numit cutit

Sistemul isolator : cuprinde izolatoarele support ale contactelor atat fix cat si mobil ,

precum si o tija cu rol de transmitere a a miscarii de la dispozitivul de actionare la

elemental mobil.

Dispozitivul de actionare : asigura inchiderea sau deschiderea separatorului .

Separatoarele de sarcina au la baza ca mod constructiv separatorul normal , la care se adauga

un dispozitiv de stingere si contacte de rupere , intrucat fata de separatorul normal ,

separatoarele de sarcina comuta circuite aflate sub tensiune , parcurse de curent.

Releul magnetic are ca scop protectia impotriva supraintensitatilor si este alcatuit din:

Electromagnet

Contacte


48

Circuit cu magnet mobil

Moleta de reglaj

Principiu de functionare: Cand curentul controlat atinge pragul de reglaj , electromagnetul

atrage circuitul magnetic mobil care schimba starea contactelor.

Disjunctorul este un ansamblu care cuprinde un detector de curent , care atunci cand

intensitatea curentului depaseste o valoare de reglaj , provoaca deschiderea contactelor

circuitului.Detectarea supra-intensitatii este asigurata de de relee sau declansatoare magneto-

termice:

Declansator magnetic alcatuit dintr-o bobina care comanda – atunci cand intensitatea

curentului atinge o anumita valoare – deplasarea unui miez mobil ce antreneaza in

mod direct sau indirect deschiderea contactelor . Aceste detecoare functioneaza pentru

orice current mai mare decat pragul de functionare admis.

Declansatoare termice alcatuite din lame duble ce se deformeaza sub efectul caldurii

produse de trecerea curentului si care sunt solidare cu o paleta mobile , a carei

deplasare antreneaza direct sau indirect deschiderea contactelor.

Sigurante fuzibile

Sigurantele fuzibile sunt elemente de comutatie , cu rolul de a deschide un circuit atunci cand

curentul ce strabate circuitul respetciv depasete un prag dat . Spre deosebire de alte elemente

safety , siguranta fuzibila realizeaza acest lucru prin fuziunea dintre mai multe component. Se

poate utiliza la protectia transformatoarelor , la protectia motoarelor sau la diverse circuite

electrice.Contine un filament numit fuzibil , care la incalzire duce la intreruperea curentului

in circuitul respectiv.Ca si parametri nominali putem mentiona:

Tensiune nominala

Curent nominal

Caracteristica de protectie

Current minim de topire

Carateristica de liniaritate

c)Comutarea

Consta in stabilirea sau intreruperea energiei dintr-un receptor si este asigurata prin :

-intrerupator

-contactor

2.2.2 Echipamente de actionare: Convertizorul de frecventa.

Convertizorul de frecventa este folosit in actionarea motoarelor electrice si

reprezinta un echipament electronic ce comanda si controleaza variatia turatiei motorului de

CA prin reglarea frecventei , in cadrul sistemelor in care aceasta variatie este necesara.

In sistemele automatizate , convertizoarele sunt utilizate in principal pentru controlul si

variatia vitezei in functie de diferiti parametri ai sistemului.

Din punct de vedere constructiv , convertizoul este compus din 3 etaje integrate logic printr-

un circuit de comanda si control :

Etaj redresor: conectat la o retea de alimentare ; furnizeaza la iesire o tensiune de

current continuu pulsatorie catre etajul intermediar


49

Etaj intermediar: filtreaza tensiunea primita printr-un circuit condensator si unul

inductiv; netezeste pulsatile si impulsurile distorsionate.

Etajul unde are loc conversia din current continuu in curent alternativ , furnizand o

tensiune alternativa de diferite frecvente.

Avantaje ale utilizarii convertizoarelor de frecventa:

1. Au in componenta functii hardware si software cu diverse utilitati , economisind

astfel nevoia de alte echipmanete:

Controller pentru cascada: montarea in cascada a mai multor pompe

Controlere de tip PID

Functia sleep

Optiuni de comunicatie

Cartel pentru intrari/iesiri

2. Mententanta redusa

3. Economisesc energie prin faptul ca se poate obtine exact turatia dorita

Ca si principale component putem enumera circuitul invertor format din 6 tranzistoare ce

comuta in functie de comanda , circuitul de protectie pentru a realiza o incarcare lenta cu

energie si evita o supratensiune , driverul ce comanda tranzistoarele din circuitul invertor si el

de protectie , modulatorul sinusoid ace ofera modelul de obtinere a tensiunii dorite de la motor

si procesorul. Alt element important este interfata cu utilizatorul , ca si protocoale de

comunicatie avem DeviceNet , Ethernet/IP , Profibus .

2.2.3 Motorul de curent alternativ

Motoarele de curent alternativ functioneaza in general pe baza principiului campului

magnetic invartitor si sunt de doua tipuri : sinscron si asincron.

Motorul sincron – principiu de functionare

figura

Ca urmare a figurii de mai sus si a proprietatilor campului magnetic , rotirea magnetului

deasupra unui ac magnetic , duce la antrenarea acului in rotatie de catre magnet in acelasi sens

si cu aceeasi viteza ca si campul rotativ creat de magnet.La viteze mari , acul va fi solicitat

alternativ in doua sensuri dar inertia sa il va face imobil.

Motorul asincron

Daca inlocuim acul magnetic cu o spira inchisa ce se poate roti in jurul unei axe , la rotirea

magnetului se roteste si cadrul in acelasi sens ca si campul rotativ , dar putin mai

repede.Campul rotativ produce o variatie de flux prin spira si se produce un current indus

relative imens. Astfel , avem o rotatie a spirei la o viteza mai mica decat cea a campului

rotativ , deoarece in aceasta spira se creaza mereu un current indus.

Alcatuire motor asincron trifazat:

Statorul : produce campul rotativ ;este o carcasa cilindrica cu talpi de fixare si

un circuit magnetic in interior

Rotorul : este numit si indus si este de doua feluri , rotor bobina si rotor in

scrut-crcuit

Ventilatia

Un alt element important din punct de vedere ethnic este placa de identificare ce prezinta

caracterisiticle motorului:


50

1. Tipul motorului

2. Puterea motorului

3. Viteza reala a rotorului

4. Numarul de fabricatie

5. Indicele de protectie

6. Tensiunea de alimentare

7. Intensitatile in functie de tensiunea de alimentare

Carateristici complementare:

1. Cuplarea: reprezentarea placii cu borne , aceste motoare putand fi alimentate sub doua

tensiuni

2. Demarajul:Pana la o anumita putere , aceste motoare demareaza direct dar absorb in

timpul fazei de luare a vitezei o intensitate de 5-10 ori mai mare decat intensitatea

nominal.De la o anumita putere trebuie sa instalam un demaraj in mai multi timpi ,

pentru a reduce la minimum acest varf de intensitate.Cea mai mare parte a procedeelor

constau in aplicarea unei tensiuni reduse in momentul punerii in functiune si marirea ei

cand viteza nomainala este aproape atinsa.

2.2.4 Transformatorul

Transformatorul are scopul de a modifica marimea tensiunii care i se aplica si este alcatuit

din:

Carcasa : alcatuita la randul ei din tole subtiri si izolate unele de altele si

intercalare pentru a reduce incalzirea datorata curentilor si a evita pierderile

magnetice.

Bobinajele cu infasurare primara pentru bransare la retea si infasurare secundara

destinata sa debiteze in receptori.Aceste bobinaje sunt realizate pe carcasa sau

circuitul magnetic care serveste la canalizarea fluxului.Aceste doua bobinaje nu

sunt niciodata separate si sunt bine izolate intre ele si fata de circuitul magnetic.

Principiu de functionare:

Infasurarea primara alimentata cu curent alternativ produce un camp magnetic variabil .

Infasurarea secundara este supusa acestei variatii si la bornele ei se constata o diferenta de

potential.

1N numarul de spire ale infasurarii primare , 2N numarul de spire ale infasurarii

secundare , iar m este raportul de transformare.Vom avea urmatoarea relatie , adica tensiunea

pe spira la infasurarea primara este egala cu tensiunea pe spira la infasurarea secundara.Pe de

alta parte puterea aparenta absorbita de infasurarea primara este theoretic , aceeasi cu cea care

este restituita de infasurarea secundara.

mI

I

N

N

U

U

2

1

1

2

1

2

2.2.5 Elemente de comanda

Ca si echipamente de comanda electrice utilizate avem contactoarele.


51

In sistemele electrice de automatizare , releele si contactoarele se folosesc in mare parte

pentru comandare , dar si pentru protectie. Astfel , contactorul reprezinta un echipament de

comutatie (poate avea actionare electromagnetica , pneumatica sau mecanica ) ce are o pozitie

stabila si are rolul de a intrerupe sau suporta curentii unui circuit. Inchiderea , respectiv

deschiderea unui circuit se realizeaza in urma unei comenzi date de un releu sau operator din

butonul de comanda. Practic , la schimbarea unei cantitati mari de energie este folosit releul

pentru a face posibil acest lucru prin contactele sale .Releul termic contine un bimetal , iar la

trecerea unui supracurent prin el bimetalul se indoaie (unul din metale are un factor de

inconvoiere mare) in sensul respectiv , actionand o tija si determinand astfel ruperea unui

contact , deci oprirea curentului prin el .Include si elemente de izolare si fixare: carcasa.

Din punct de vedere constructiv , un contactor are contactele principale normal deschise (se

numesc ruptoare in cazul in care contactele sunt normal inchise ) si are urmatoarele principale

component:

Circuit principal de curent ce include borne de racitor , contacte fixe si

mobile

Circuitul de comanda ce include butonul de comanda si bobina

electromagnetului

Circuite auxiliare ce include circuite de blocare sau semnalizare

La momentul actual , in sistemele electrice automate , contactoarele si ruptoarele sunt extrem

de folosite. Voi prezenta o scurta clasificare a contactoarelor electromagnetice.

Contactoarele electromagentice sunt actionate prin intermediul electromagnetilor si se

clasifica in mai multe tipuri:

In functie de tipul curentului din circuitul comutat in contactoare avem

contactoare de current continuu si current alternative

Dupa tipul curentului din circuitul de comanda avem contactoare

comandate in cc si ca

Contactoare monopolare si multipolare in functie de numarul de poli

Contactoare cu miscare de rotatie sau translatie

Dupa cum se poate vedea in figura 1.26 , avem 4 contacte. Primele 3 contacte comuta fazele

CA de intrare . Ultimul contact este contactul auxiliar , cu o rata de current cu mult sub cea a

contactelor motoarelor mari de current si este adesea utilizat in circuite logice releu ,

comutand de pe tensiunea de current alternativ a motorului pe 120 V CA. In continuarea

contactelor se pot observa 3 sarcini de supraincalzire cu rol de protectie si reprezentand

caracteristicile termice ale motorului. Fiecare astfel de element se incalzeste la trecerea

curentului prin el iar odata ajuns la punctul critic un contact normal inchis se deschide .

Bobina este conectata in serie cu contactul normal inchis , astfel ca la comutarea contactului

bobina va opri tensiunea si opri motorul in mod automat.[10]

2.3 Elemente de feedback

2.3.1 Senzori

Senzorii au rolul de a trasnforma marimea mecanica primita in semnal fie electric , fie

pneumatic. Mai precis , trimit catre unitatea de comanda date ce vor ajuta la desfasurarea

coclului automat. In cadrul sistemelor automate , cei mai intalniti senzori sunt cei care


52

detecteaza miscarea unui obiect sau ansamblu mobil si cei ce sesizeaza aparitia unui

obiect(ansamblu) in campul lor de actiune. Intrucat datele trimise catre unitatea de comanda

trebuie sa fie foarte precise , alegerea tipului de senzor corespunzator reprezinta un lucru

dificil si de cele mai multe ori se apeleaza la specialisti in acest domeniu.Voi descrie in

continuare tipuri de senzori ce vor fi folositi pentru proiectarea solutiei de automatizare:

a)Senzori inductivi

Sunt senzori electronici de proximitate ce detecteaza obiecte metalice. Ca si principiu de

functionare , senzorul prezinta urmatoarele componente:

Circuit LC oscilant

Evaluator de semnal

Amplificator de comutatie

Principiu de functionare:Are la baza variatia inductantei unei bobine alimentate in CA. Astfel

, pe partea senzoriala a echipamentului , bobina va emite un camp electromagnetic de inalta

frecventa . Aparitia obiectului in zona de actiune a dispozitivului duce la aparitia unor curenti

ce se intensifica odata cu apropierea lui , lucru ce duce la reducerea oscilatiilor . Aici apare

rolul circuitului evaluator care va converti informatia in semnal clar.

Tipuri : Pentru a detecta distanta sau verifica daca un obiect este prezent sau nu , sunt folositi

in majoritatea cazurilor senzorii de proximitate.

Avantaje si dezavantaje: Sunt extrem de robusti si au durata de viata ridicata datorita faptului

ca nu fac contact fizic cu obiectul urmarit.Totusi robustetea reprezinta si un dezavantaj , fiind

voluminosi.

b)Senzori capacitivi de proximitate

Senzorii capacitivi difera de senzorii inductivi printr-un singur aspect . In locul bobinei se va

utiliza un electrod in forma de placa cilindrica , iar intre electrod si pamant se va dezvolta un

camp capacitiv. Absenta obiectului respectiv duce la mentinerea stabilitatii campului

format.La apropierea obiectului de senzorul capcitiv are loc separarea sarcinilor acestuia in

sarcini pozitive si sarcini negative. Astfel , va avea loc urmatorul proces : sarcinile pozitive

ale electrodului atrag sarcinile negative ale obiectului , sarcinile pozitive ale obiectului vor fi

atrase de pamant.Faptul ca sarcinile negative sunt mai aproape de electrod duce la o crestere

electrostatica a electrodului.

c)Senzori de prezenta

Senzorii de prezenta (de miscare) sunt componente prin intermediul carora se poate determina

cantitatea unor proproetati fizice sau chimice (temperatura , umiditate , presiune , sunet) ,

convertind masurile mentionate in semnale electrice .

Principiu de functionare : Senzorii de prezenta sunt formati din dispozitive optice ce emit

lumina rosie. Senzorul va perce lumina reflectata la aparitia obiectului si in functie de culoare

, material va da un raspuns analogic. Dispozitivul optic are nevoie de o sursa de alimentare si

are in compozitie si un cablu de fibra optica. Senzorul este conectat la PLC si transmite

valoarea digitala 0 sau 1 ce va fi folosita in schema de automatizare.

d) Senzori fotoelectrici

Senzorii fotoelectrici intercepteaza semnalul provenit de la o sursa luminoasa prin intermediul

receptorului , iar prin intermediul emitatorului transmite semnalul luminos in semnal electric.

O a treia componenta este celula fotoelectrica , cu rol de a interpreta semnalul

receptat.Tehnologia folosita poate clasifica senzorii in doua categorii:


53

Cu reflexie-difuza : Emitatorul si receptorul se afla in componenta aceluiasi senzor .

Semnalul emis se va reflecta la intalnirea suprafetei de detectie si va fi receptat.

Retro reflexie –cu catadioptru : In acest caz semnalul luminos se va reflecta intr-un

catadioptru si va fi interceptat de catre receptor .Astfel , aparitia unui obiect intre

catadioptru si senzor duce la intreruperea semnalului luminos, informatie ce va fi

interpretata de senzor.Permite detectarea obiectelor la distante intre 1-15 metri si

utilizeaza semnal emis in infrarosu pentru evitarea posibilelor interferente cu alti

senzori aflati in apropiere.

Cu transmisie de fascicol luminos : Emitatorul si receptorul sunt separate fata de

cazurile precedente. Semnalul va fi interceptat direct de catre receptor prin reflexie

indirecta , fapt ce duce la posibilitatea detectarii la distante mai mari.[9]

e) Senzori pentru cilindri pneumatici

Domeniul lor este detectarea pozitiei pistonului in interiorul cilindrilor pneumatici , atat a

pozitiei de home cat si a pozitiei de sfarsit de cursa. Dificultatea consta in detectarea acestei

pozitii in interiorul carcasei cilindrului . Senzorii din seria BMF cu camp magnetic sau

senzorii electronici detecteaza astfel pozitia pistonului in cadrul cilindrilor pneumatici si

hidraulici . Din punct de vedere constructiv , au carcasa din aluminiu , otel inoxidabil sau

material plastic si ofera diverse suporturi de montaj.

Principiu de functionare al senzorilor pneumatici:

In segmentul de piston al cilindrului pneumatic sunt montati magneti permanenti , ce vor fi

sesizati de senzorul de camp magnetic prin peretele cilindrului . La apropierea pistonului ,

senzorul isi schimba valoarea de iesire a semnalului. Senzorii magnetici detecteaza prezenta

campurilor magnetice prin diverse tehnici , cum ar fi :magnetic inductiva , magnetic rezistiva.

Ca si avantaje putem mentiona durata de viata lunga , poate detecta pozitia pistonului chiar si

prin peretele cilindrului , sursa de alimentare intre 10-30 V DC , insensibili la vibratii ,

protectie la scrut-circutit , utilizand suportul potrivit pot fi montati pe marea majoritate a

tipurile de cilindri.

Setare a distantelor , montare si instalare:

Transmiterea semnalului de la un senzor cu camp magnetic este independenta de intensitatea

campului magnetic din piston , astfel acest principiu de proiectare pemite montarea senzorilor

chiar si unul langa altul , ca in imaginea urmatoare.

Instalare si ajustare:

1. Setarea pistonului la pozitia de END

2. Glisare senzor pana LEDUL este pe ON

3. Continuarea glisarii pana LEDUL ajunge pe OFF

4. Glisarea senzorului pana al doilea punct de ON. Se va marca extremitatea senzorului

pe clindru.

5. Se fixeaza senzorul de jos cu extremitatea intre cele doua puncte marcate.

Pasii se pot urmarii in figura ce urmeaza.[11]

2.3.2 Encodere

Encoderul este un dispozitiv ce converteste informatii dintr-un format in altul pentru diferite

scopuri :viteza , reducere a dimensiunilor , standardizare . Ele pot monitoriza din punct de

vedere electronic pozitia unui ax de rotatie si sunt de doua tipuri:

Encoder absolute

Encoder incrementale


54

Encoderele absolute de la Allen Bradely sunt dispositive electro-mecanice ce ofera

informatii de feedback in sistemele in bucla inchisa : pozitia de control in sistemele de

actionare , controlul vitezei.Astfel , pozitia unghiulara a unui arbore sau osie poate fi

convertita in valori analogice sau digitale. Encoderele absolute pot fi considerate si

traductoare unghiulare , iesirea lor indicand pozitia actuala a arborelui. In cazul producerii

unei pierderi de putere , pozitia ansamblului va fi salvata , iar la revenirea puterii de

alimentare procesul se va relua din punctual in care a ramas. Din acest motiv , ele reprezinta

solutii excelente si in ceea ce priveste mecanismul de siguranta. Din punct de vedere

constructiv , ele produc un cod unic pentru fiecare unghi distinct din miscarea de rotatie a

arborelui si pot fi de doua tipuri : mecanice si optice.

Encodere absolute mecanice: Un disc de metal ce contine un set de inele concentrice

este fixat de un disc izolant , care la randul lui este fixat de arbore.Un rând de contacte

glisante este montat de un obiect fix , iar fiecare contact actioneaza impotriva discului de

metal la o distanță diferită de arbore. In timp ce discul se roteste cu arborele, o parte din

contacte ating metalul , în timp ce altele se fixeaza în golurile unde metalul a fost

decupat.Tablă de metal este conectată la o sursă de curent electric, iar fiecare contact este

conectat la un senzor electric separat. Modelul de metal este conceput astfel încât fiecare

poziție posibilă a axei creează un cod unic binar, în care unele din contacte sunt conectate la

sursa de curent , iar altele nu sunt (adică dezactivat).Totusi , encoderele ce folosesc astfel de

contacte nu sunt folosite in general decat la aplicatii ce necesita viteze joase de

functionare.Din punct de vedere al conexiunii , encoderele absolute de la Allen Bradely ofera

functionalitati avansate , conectandu-se direct la DeviceNET

Encodere absolute optice:

La encoderele optice , discul este format din sticla sau plastic , cu portiuni de zona opaca , ce

permit citirea modelului optic la orice moment utlizand o sursa de lumina si o matrice foto

detectoare . Astfel , modelul rezultat va fi interpretat de catre un microprocessor determinand

pozitia unghiulara a arborelui. Pentru convertirea codului analogic in unghi se utilizeaza

algoritmi speciali. Tipuri de encodare a pozitiei:

Codare binara : Daca avem un numar de n contacte , numarul de pozitii distincte al

discului va fi 2 la n

Codare Gray : codarea Gray adduce o imbunatatire , pozitiile adiacente diferind cu

doar 1 pozitie

Exemplu de codare binara cu n=3 (3 contacte) : Figura 1.27 a

Exemplu de codare Gray : Figura 1.27 b

Encodere incrementale

Encoderele optice incrementale ofera, ca si in cazul celor absolute iesirea digitala

corespunzatoare pozitiei axului de rotatie , drept element de feedback . Sunt utilizate atunci

cand nu este necesara retinerea pozitiei axului de rotatie la o eventuala pierdere de putere ,

avand nevoie de intoarcere la pozitia de home pentru reinitializare. Acesta reprezinta

principala diferenta fata de encoderele absolute. Ca si mod de functionare , in timp ce

encoderele absolute contin inele de cod cu diferite valori binare ce furnizeaza pozitia absoluta

la o rotatie complete a axului , la encoderele incrementale furnizeaza doua impulsuri de iesire

fara a tine cont de numaratoare.Aceasta numaratoare se face in exterior , cu dispositive

electronice si este necesara o referentiere a pozitiei encoderului de device-ul la care este atasat


55

(se folosete de obicei un index).Astfel , encoderul incremental transmite o modificare

incrementala a pozitiei catre dispozitivul electronic corespunzator[12]

CAPITOLUL 3

Implementare masina unealta

3.1 Descriere functionalitate masina

Masina unealta se numeste „Masina aplicare banda de rulare KM” , face parte din sectorul

„Confectii” si dupa cum am netionat si in introducere , aplica banda de rulare KM pe carcasa

anvelopei. Banda de rulare KM este ultimul element component ce se aplica pe exteriorul

anvelopei . In componenta masinii avem urmatorele elemente de baza , ce se pot vedea si in

figurile 43-45 din lista de figuri:

1 Calcator

2 Role Calcare

3 Caps-uri

4 Toba SHAPER

5 Carcasa anvelopa

6 Banda de rulare KM

7 Sistem de incarcare anvelopa

Sistemul de incarcare al anvelopei consta in doua mase suprapuse si doi cilindri A si B. Sub

prima masa se afla cilindrul pneumatic A ce da miscarea pe pozitia Y , iar sub a doua se afla

cilindrul pneumatic B ce va da miscarea pe pozitia X. Acest sistem de incarcare ne asigura

transportul anvelopei catre toba SHAPER si fixarea ei intre cele doua caps-uri , unde va avea

loc procesul de calcare propriu-zis. In acest sistem de incarcare apare si rolul operatorului. El

va comanda manual startul ciclului prin apasarea butonului de START ce va duce la avansul

incarcatorului .Atunci cand incarcatorul avanseaza catre toba SHAPER , toba trebuie sa isi

faca pozitia de HOME . Odata fixata anvelopa pe toba SHAPER intre cele doua caps-uri ,

incarcatorul se va retrage in pozitia lui initiala , iar caps-urile se umfla prin aplicarea unei

presiuni de 2 bari pentru a fixa pozitia carcasei pe toba. Operatorul va aplica apoi manual

banda de rulare KM pe carcasa . Dupa aplicare , operatorul va parasi perimetrul iar presiunea

caps-urilor va fi marita la 5 bari . Odata primit feedback ca : presiunea maxima din caps-uri

estes etata la 5 bari , calcatorul este retras , asigurarea ca toba este in pozitia de HOME

operatorul va comanda manual din buton actiunea de rotire a tobei.

Un element important in cadrul sistemului de automatizare al masinii il reprezinta covorul

safety . Acesta este montat in zona sistemului de incarcare si nu va permite continuarea

ciclului atat timp cat operatorul este perimetrul respectiv . Totodata , la patrunderea unei

persoane in acel perimetru ciclul se va opri , evitand astfel posibile accidente.

Urmeaza procesul de calcare ce se va realiza cu ajutorul unui sistem de role calcare , deplasat

printr-un cilindru pneumatic C . Sistemul de calcare este format din calcator si role de calcare

la una din extremitati. Rolele de calcare sunt actionate de un motor ce roteste un arbore

melcat cu doua tipuri de filet pe el: un filet intr-un sens pana la jumatate iar apoi se schimba

in opusul lui. La actionarea motorului bratele rolelor se vor deplasa mai intai spre exterior , iar


56

mai apoi spre interior pana isi vor realiza pozitia de HOME. Motorul are encoder pentru a stii

pozitia bratelor , mai exact distanta dintre ele. Odata realizata pozitia de HOME a rolelor si

asigurarea ca toba se roteste , distribuitorul comandat electric (electrovalva) va comanda

avansul cilindrului si inclusiv a sistemului RC spre toba SHAPER unde se afla anvelopa.

Actiunea de calcare are urmatoarea desfasurare:

- calcatorul va avansa continuu

- bratele rolelor vor intalni banda de rulare a anvelopei si o vor aplica pe carcasa cu o anumita

presiune

-carcasa va avea o forma ovala ca urmare a umflarii capsurilor , astfel bratelele rolelor se vor

deschide pana la pozitia P1 , apoi P2 pentru a completa procesul de calcare a intregii

suprafete.

- toba se va opri din actiunea de rotire dupa un timp de 90 de secunde , calcatorul se va retrage

iar sistemul de calcare va reveni la pozitia initiala.

Intreg anasamblul de functionare poate fi vazut in figura 43 , tansportul carcasei si fixarea lui

pe toba , aplicare banda de rulare KM si avansul sistemului de calcare pentru a presa banda si

celelalte materiale textile pe anvelopa.

3.2 Componente necesare realizare masina unealta. Echipamente de

intrare/iesire

Pentru realizarea sistemului fizic vom tine cont de urmatoarele elemente:

a) Automatizare

Hardware :

Rack de 10 sloturi 174-A10 cu sursa de alimentare

Procesor SLC 5/04

2 module HSCE2(High Speed Counter) pentru encoderele corespunzatoare

1 modul cu 32 de intrari 1746-IB32

2 module a cate 16 iesiri pe releu (1746 – OW 16)

1 modul de intrare analogic (1746 – NI4)

1 modul de iesiri analogice (1746 – NO4I)

Software:

RSLogix 500

RSLinx Classic

Interfata cu calculatorul se realizeaza prin protocolul DH+ folosind modulul 1784-

U2DHP

PanelBuilder pentru realizarea programului de PanelView

Fluid Draw

b) Panou electric

Separator de forta

Disjunctoare (6A)

Contactoare / relee cu bobina comandata la 24 V

2 convertizoare de frecventa (PowerFlex 70)

Riglete

Relee safety


57

c) Panou control

PanelView (Allen-Bradely PanelView 550 2711-K5A5 comunicatie prin RS232 )

Buton stop urgenta

Buton start ciclu

Buton reset masina

Cheie selectoare MANUAL/AUTOMAT cu retinere

d)Pe teren

2 encodere incrementale

3 cilindri pneumatici cu doua tije si frane la ambele capete

2 motoare de curent continuu cu frana : SEW

Distribuitoare pneumatice cu arc ( FESTO)

6 senzori de prezenta

Senzor safety cu catadioptru

Regulator proportional presiune

Regulator de presiune normal

Covoare / bare safety

Sick safety

Echipamente de intrare / iesire:

Input:

S1= senzor prezenta cilindru A retras

S2=senzor prezenta cilindru A avansat

S3=senzor prezenta cilindru B retras

S4=senzor prezenta cilindru B avansat

S5=senzor prezenta carcasa pe capsuri

S6=senzor prezenta carcasa la incarcare

Ouput:

Din punct de vedere al procesului de automatizare avem in componenta , dupa cum se

poate vedea si mai sus un procesor SLC 5/04 de la Allen Bradely. Acesta este plasat in panoul

electric si montat pe sina in rack-ul de 10 sloturi alaturi de modulele de intrare si iesire .

Modulele de intrare si iesire analogice utilizate sunt 1764-NI4 , respectiv 1764-NOI4.Toate

elementele de input (in cazul meu cele mai utilizate sunt senzorii) vor fi legate fizic la blocul

de borne al modulului de intrare.Modulul ales citeste valori in intervalul 0-5 V si converteste

in biti.De cealalta parte , modulul de iesire analogic asigura comenzile din program spre

elementele de executie.

Intrucat procesorul este de tip mai vechi (seria 500) comunicatia se va face prin

protocolul Data Highway Plus , deci nu vom avea nevoie de montarea unui modul de

comunicatie DeviceNet sau ControlNet. Tot in rack vom monta cele doua module de

HSC(High Speed Counter) ce vor fi conectate fizic la encoderele mentionate mai sus : unul

pentru actionarea bratelor ce ofera feedback cu distanta dintre role (pozitia lor) , celalalt

pentru rotirea tobei.

Tot la punctul acesta avem softurile dedicate in care s-a realizat softul : RSLogix 500 , pentru

conectarea de la PC la automat : RSLinx Classic , pentru realizarea panoului de comanda:

PanelBuilder si pentru realizarea schemelor pneumatice ale comandarii celor trei cilindri :


58

avans calcator , miscare pe axa Y a incarcatorului , respectiv miscarea pe axa X a

incarcatorului. Schemele pneumatice de comanda a cilindrilor pot fi vazute in figura 47 din

lista cu figuri. Aerul este furnizat de compresorul de aer , trece printr-un grup de preparare aer

, apoi printr-un regulator normal de presiune . Presiunea reglata va intra in distribuitor pe

intrarea 1 si vom controla astfel forta de actionare a clindrului. Distribuitorului i se aplica o

tenisune de 24 V. Acesta poate fi comandat si manual. Iesirile 2 si 4 ale distribuitorului duc la

cilindrul pneumatic , cilindru cu dublu efect si frane la ambele capete de cursa.

Tot in aceeasi figura putem vedea si un echipament de reglare a debitului , droselul.

Prin drosel se controleaza viteza cilindrului , regland vitezele necesare demarajului si franarii

pentru fiecare sens

Astfel , putem nota doua elemente importante ce trebuie luate in calcul in cazul cilindrilor:

Regulatorul de presiune normal prin care controlam forta

Drosele prin care controlam viteza

In PanelBuilder se va realiza panoul de comanda: Panel View . Este folosit un Panel View

de la Allen-Bradely 550 2711-K5A5 ce va aduce facilitati in desfasurarea ciclului.

Acesta va avea implementat buton de stop urgenta , buton de start ciclu , buton de reset

masina si cheie selectoare mod manual / automat cu retinere. Tot din PanelView se poate

regla presiunea din capsuri , sau alte marimi precum viteza sau timpul de rotire al tobei.Un

astfel de exemplu va fi prezentat in prezentarea softului ladder.

La nivel de panou electric avem elementele de protectie impotriva unor cresteri mari de

curent : disjunctoare , sigurante fuzibile , separator de forta.Tot in panoul electric sunt

localizate si cele doua convertizoare de frecventa PowerFlex 70 de la Allen Bradely. Unul este

utilizat pentru actionarea bratelor rolelor spre interior si exterior , iar celalalt pentru rotirea

tobei.Convertizorul reprezinta practic turatia motorului si are in dotare comenzile de Start,

Stop , Forward , Reverse si parametrii:viteza in cazul de fata.

Ca si echipamente de teren avem cele doua encodere reprezentand elemente de

feedback.Acestea sunt legate fizic la modululele de HSC din panou , precum si la o sursa de

alimentare si ofera pozitia la un moment dorit de timp a bratelor rolelelor , respectiv a

pozitiei tobei. Valorile obtinute de la encoder vor fi utilizate in softul ladder al masinii prin

implementarea unor blocuri HSC.Astfel , vom stii pozitia in orice moment si totodata cand

toba , respectiv rolele au facut un ciclu complet. Un aspect important este faptul ca , atat toba

SHAPER si cat sistemul de calcare sunt controlate in bucla inchisa deoarece primim feedback

de pozitie din partea celor doua encodere.

Alte componente importante sunt senzorii. Avem 6 senzori de detectare prezenta pentru a

detecta daca cilindrul calcatorului este avansat sau retras , daca cilindrii A si B ai sistemului

de incarcare sunt retrasi sau avansati , daca anvelopa(carcasa) este fixata pe capsuri si daca

anvelopa se afla in incarcator. Toti acesti senzori sunt legati fizic la modul de intrare analogic

dupa cum am mentionat mai sus si in fuctie de valoarea lor „0” sau „1” se va decide un anumit

flow in program.

Deplasarea rolelor si rotirea tobei se realizeaza cu doua motoare de curent continuu trifazic

de 50 Hz .Motoarele utilizate sunt SEW EuorDrive .Acest tip de motor are discuri de frane

montate si propune un sistem de franare cu doua bobine ce asigura acuratete in pozitionare si

o frecventa de pornire ridicata.

Ca si echipamente pneumatice avem distribuitoarele FESTO pentru comanda celor trei

cilindri , drosele si regulator de presiune pentru reglaj viteza respectiv forta dupa am


59

mentionat si mai sus , un presostat ce ne va genera semnalul electric cand presiunea provenita

de la sursa de aer va ajunge la valoarea dorita si senzori pneumatici de prezenta ce vor fi

montati pe fiecare cilindru. Principiul de montare al senzorilor pneumatici poate fi vazut in

figura 37 din lista cu figuri. Distribuitoarele sunt cu arc si sunt comandate electric

(electrovalve), iar cilindrii sunt cu dublu efect si franare la ambele capete de cursa dupa cum

se poate vedea in schema pneumatica. Tot la echipamente pneumatice avem si regulatorul

proprotional de presiune pentru comandarea presiunii din capsuri.

Un aspect important in cadrul realizararii unei automatizari este cel de safety , pentru

evitarea posibilelor accidente la locul de munca. Vom utiliza un covor safety in zona

sistemului de incarcare pentru a stopa ciclul masinii in caz de acces in acel perimetru si un

sick optic-electronic de detectare tot pentru a proteja accesul la masina unealta. Sick-ul optic

poate avea puncte de reper si poate fi programat sa functioneze doar pe anumite zone.

3.3 Implementare schema Grafcet si soft ladder masina unealta

Schema logica sistem role calcare

Odata cu stabilirea functionalitatii masinii unealta si a elementelor componente , urmatorul

pas este realizarea schemei logice (GRAFCET) ce va furniza apoi un ciclu complet de

functionare al masinii si va face realizarea softului in ladder o misiune mult mai usoara.

Ca prima analiza a sistemului meu voi prezenta partea de calcare a carcasei anvelopei ,

aplicarea benzii de rulare KM cu ajutorul sistemului de role. Masina unealta are in

componenta un calcator cu sistem de role la una din extremitati. La sistemul de role calcare

avem un motor ce roteste un arbore melcat ( cu filet ) ce are la randul sau 2 tipuri de filet pe

el: un filet intr-un sens pana la jumatate iar apoi se schimba in opusul lui. Astfel atunci cand

se actioneaza motorulul , bratele se misca amandoua in acelasi timp dar din cauza filetelor se

misca la exterior apoi la interior. Motorul are encoder pentru a stii pozitia bratelor , distanta

dintre ele.Ca prim obiectiv in realizarea ciclogramei o reprezinta aducerea rolelor de calcare

la pozitia HOME. Astfel odata cu comanda de pornire a sistemului si verificarea daca au

fost transferati parametri(viteza, acceleratie role) , in cazul in care aceste doua conditii sunt

indeplinite se va comanda deplasarea rolelor spre exterior (START FW) pentru a verifica

pozitia lor fata de pozitia ce o vom numi „Home”. Aducerea rolelor in pozitia home va fi

realizata cu ajutorul a trei senzori de prezenta: doi pentru detectarea pozitiei la capetele de

cursa pe care ii vom nota SN OUT si unul pentru detectarea pozitiei home , notat SN HOME .

Principiul de deplasare si asezarea senzorilor pot fi observate in desenul prezentat in anexa.

Astfel , dupa cum se poate vedea in schema logica completa din anexa , daca SN OUT=0

(senzor capat de cursa ) si SN HOME=0 inseamna ca rolele nu au facut nici un senzor si se

revine in pasul precedent , de deplasare a rolelor spre exterior(START FW). In schimb , daca

SN OUT=0 si SN HOME=1 inseamna ca rolele au facut senzorul Home si se trece in pasul de

schimbarea a sensului de deplasare si reducere a vitezei , pas pe care l-am numit RV VITEZA

MICA. Cand SN HOME=0 se da comanda Stop masina si se considera ca pozitia de Home a

fost realizata. Daca SN OUT=1 si SN HOME=0 inseamna ca rolele au facut senzorul din

exterior si se comanda oprirea deplasarii si schimbarea sensului de deplasare.In pasul urmator,

cand senzorul de Home este facut se ajunge din noul in pasul RV VITEZA MICA.

Aducerea rolelor de calcare in pozitia HOME este foarte importanta , reprezentand un

element safety si asigurand contactul corect dintre sistemul de role si toba pe care se afla

carcasa de anvelopa.


60

Odata asigurata pozitia de home si comanda de rotire a tobei pe care se afla carcasa ,

calcatorul va avansa , altfel daca nu sunt indeplinite conditiile de trecere in pasul urmator se

intra intr-o subrutina WAIT MODE. Astfel daca :

datele din reteta (copy retetar to mem operativa) au fost transferate

senzorul de prezenta din spatele calcatorului , notat RC , ne asigura ca acesta este in

pozitia de back (comanda calcator back)

sistemul de role se afla in pozitia home

a fost data comanda de rotire a tobei

se trece in pasul urmator , pas in care se comanda avansarea calcatorului pentru un timp.

Daca timp de avans a fost facut si sensor RC=0 (calcatorul a avansat) se trece in pasul

urmator , si anume desfacerea rolelor de calcare.Deplasarea rolelor spre exterior se va face in

functie de o pozitie P data de encoder.Cand rolele (pozitia P) trec de pozitia P1 deplasarea se

opreste pentru un timp stabilit.In pasul urmator se reia comanda deplasare role exterior .In

pozitia P2 rolele vor intra din nou in stop pentru un timp dupa care isi vor continua deplasarea

tot spre exterior.ln stepul 5 avem actiunea stop desfacere role si retragere calcator precum si

revenirea rolelor in pozitia home. Schema completa este prezentata in anexe.

3.3 Conexiune PC-PLC

La nivel fizic , conexiunea se face prin protocolul DataHighway Plus , specific

procesoarelor SLC din seria 500. Cablul poate fi observat in figura 3.

Astfel , odata avut programul ladder vom utiliza softurile RSLogix si RSLinx Classic pentru

conectarea la PLC. Prin softul RSLinx vom configura driverele necesare urmand urmatorii

pasi:

deschidere RSLinx Classic

se acceseasza tabul „Communicatis” de unde se intra in „Configure Drivers”

se cauta driverul corespunzator , „DH+” apoi Add New – OK – Start

Pot aparea anumite conflicte seriale . Se recomanda inchiderea conexiunii si adaugarea si

configurarea din noua a driverului.Verificarea conexiunii se poate face din Configure Drivers

– RSWho .Din meniul aparut se alege conexiunea creata si se poate vedea procesorul SLC

5/04 daca totul s-a realizat cu succes.

Odata configurat driverul se deschide softul RSLogix ce contine programul . Din tabul

„Comms” se deschide meniul „Communications” unde se poate vedea conexiunea PC-PLC

precum si componentele sasiului: procesor , softul RSLogix , RSLinx , dar si canalul pe care

este realizata conexiunea prin DH+.Configurarea canalului se face din meniul din stanga , mai

exact din „Channel Configuration” de unde se aleg driverul DH+ si celelalte elemente

caracteristice. Din „Channel status” se poate verifica daca au fost primite sau trimise date pe

canalul configurat , monitorizand astfel buna functiune a conexiunii PC – PLC.Descarcarea

programului in memoria procesorului se face prin „Download” din acelasi meniu , iar prin

optiunea „Upload ” operatia inversa: descarcarea programului din memoria automatului in

RSLogix. Tot din RSLogix este permisa si resetarea memoriei PLC-ului. Pentru resetarea

trebuie intrat in modul „Online” , iar din tabul „Comms” se alege „Clear Processor

Memory”. Modul „Online ” permite monitorizarea in timp real a ciclului masinii , fiecare

etapa parcursa si executia tuturor instructiunilor in timp real . Este o buna metoda de depanare

, pot fi facute modificari si in timpul ciclului dar nu sunt recomandate. In general modificarile

se fac in modul „Offline”, se descarca din nou programul in PLC , iar apoi se trece din nou in


61

„Online” pentru a urmari din nou secventele de pasi. Interfata programului RSLogix 500 si

meniul „Communications” pot fi vazute in lista de figuri , precum si datele de configurare ale

canalului 0 (figura 4 si respectiv 48).

CAPITOLUL 4

4.1 Concluzii

Dupa cum se poate observa este nevoie de parcurgerea mai multor pasi pentru un proces

complet de automatizare si implica un anume grad de experienta .In cursul acestui proiect am

prezentat atat echipamente fizice : echipamente pneumatice , electrice , automate Allen

Bradely cat si echipamente software : RSLogix , RSLinx Classic . Scurta experienta din cadul

comapaniei Michelin si cunostintele dobandite in timpul facultatii le-am aplicat pentru

realizarea solutiei de automatizare pe masina unealta aleasa : Aplicare banda de rulare KM pe

anvelopa. Odata realizata automatizarea se cauta metode de optimizare si imbunatatire ,

masina avand de atins inca de la inceput anumite obiective la nivel de productie. Pentru

realizarea acestor obiective , dar si imbunatatirea lor pe parcurs se vor cauta astfel de solutii

de optimizare , ceea ce va duce in cazul de fata realizarea unui numar mai mare de anvelope

pe zi. Posibile imbunatatiri pot fi aduse prin mascarea anumitor secvente din ciclu de

functionare al masinii , mai exact executarea lor in acelasi timp cu alti pasi principali . Se pot

gasi si solutii de automatizare complete prin inlocuirea efortului depus de operator cu o

instalatie de aplicare a bandei de rulare.

4.2 Bibliografie

Actionari Hidraulice si Pneumatice – Mihai Avram

Allen Bradely SLC 500 Instruction Set Reference Manual – Rockwell Automation

NetLinx System Maintenace and TroubleShooting User Manual

Sensors for Pneumatics Cylinders – Balluff

Sisteme de Actionare .Aplicatii - Referent Profesor dr. Ing. Inocentiu Maniu

http://www.ab.com/en/

Allen Bradely User Manuals

http://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_5/2.html

Pneumatic cylinders series XL with brake system -AIRTEC

4.3 Anexe

[1] http://www.ab.com/en/epub/catalogs/

[2] Allen Bradely SLC 500 Instruction Set Reference Manual – Rockwell Automation

Capitolul 13 –SLC Communication Channels

NetLinx System Maintenace and TroubleShooting User Manual

[3] Allen Bradely SLC 500 Instruction Set Reference Manual – Rockwell Automation

Capitolul 2- Basic Instructions , Capitolul 6 –Program Flow Instructions

[4] Actionari Hidraulice si Pneumatice – Mihai Avram

4.2 Structura unui sistem de actionare pneumatic



http://www.ab.com/en/epub/catalogs/12762/2181376/2416247/360807/


62

[5] Actionari Hidraulice si Pneumatice – Mihai Avram ; Sisteme de actionare.Aplicatii –

Referent Profesor dr. Inginer Inocentiu Maniu

4.6.1 Echipamente pentru controlul directiei de curgere


4.6.2 Echipamente pentru reglarea debitului


4.6.3 Echipamente pentru controlul si reglarea presiunii


4.7 Echipamente componente ale subsistemului de comanda


4.5 Motoare pneumatice

[10] http://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_5/2.html

[11] http://www.ghidelectric.ro/stire-1642-Cum-functioneaza-senzorii-inductivi.html

http://www.electronica-azi.ro/articol/5019

http://www.electromatic.ro/ro/senzori/item/32-senzorideproximitatecapacitivi

[12] http://www.ab.com/en/


http://www.ghidelectric.ro/stire-1642-Cum-functioneaza-senzorii-inductivi.html

http://www.electronica-azi.ro/articol/5019

http://www.electromatic.ro/ro/senzori/item/32-senzorideproximitatecapacitivi



63


64

Softul ladder pentru realizarea pozitiei de Home a rolelor de calcare


65


66


67

Softul ladder pentru intreg sistemul de calcare


68


69

lucrare de licenŢĂ - acse...

Documents