I. INTRODUCERE

1. I. INTRODUCERE Curs 1 – Noţiuni introductive, terminologie, clasificări, probleme principale ale Teoriei Sistemelor. II. ORGANIZAREA GENERALĂ A SISTEMELOR Curs 2 –Structura funcţională a unui SRA. Reglarea Automată. Curs 3 –Sistem abstract (SISO) şi (MIMO). Curs 4 –Conexiunile sistemelor(SISO) şi (MIMO). III. MODELAREA ŞI SIMULAREA SISTEMELOR AUTOMATE Curs 5 –Calculul sistemelor automate. Curs 6 – Sistemul de ordinul I Curs 7 – Sistemul de ordinul II Curs 8 –Programarea structurală (MIMO). Curs 9 –Caracterizarea funcţional topologică, variabile de stare. IV. SINTEZA SISTEMELOR AUTOMATE Curs 10 –Identificarea sistemelor. Parametrii de calitate. Curs 11 –Analiza în frecvenţă a sistemelor automate. Curs 12 –Stabilitatea sistemelor automate. Curs 13 – Sinteza regulatoarelor tip. V. APLICAŢII.RECAPITULARE Curs 14 – Introducere Automate programabile PLC. Probleme recapitulative. 1

2. Termenul de PLCeste definit prin IEC-1131: ,, Un sistem electronic (digital) de operare, proiectat pentru utilizarea în mediul industrial, ce foloseşte o memorie programabilă pentru stocarea internă a instrucţiunilor necesare implementării unor funcţii specifice (logice, secvenţiale, temporizare, contorizare, calcul matematic), pentru a controla prin intrările şi ieşirile digitale şi analogice diferite tipuri de maşini sau procese”. 2

3. ProgrammableLogicController (PLC) PLC-ul este un automat programabil, un instrument care a fost inventat pentru a inlocui circuitele de relee secventiale necesare pentru controlul instalatiilor de automatizare. orice aplicatie care necesita un tip de control are nevoie de un automat programabil, (PLC) releele sunt dispozitive mecanice, ele au o viaţă limitată ce necesită o respectare strictă a programelor de întreţinere. cu cat mai mare este procesul automatizat cu atat mai multa nevoie avem de PLC. PLC History 1960 Bedford Associates (Bedford, Massachusets) Controler Modular Digital (MODICON) MODICON 084 a fost primul automat programabil produs pentru comercializare. 3

4. Structura unui PLC PLC (Programmable Logic Controller) Controler Logic Programabil Automat Programabil), 4

5. asimilarea funcţiilor temporizatoarelor, numărătoarelor executarea operaţiilor matematice, procesarea semnalelor analogice prelucrarea semnalelor binare, la semnalele analogice nivele de prelucrare a informaţiei implementarea controlului în buclă închisă vizualizarea proceselor comunicarea prin reţele standardizate (CAN, PROFIBUS accesarea aplicatiilor de la distanţă etc. 5

6. Programarea aplicaţiilor se realizează în general pe un sistem de calcul auxiliar (PC) care comunică cu PLC-ul printr-un port serial. Ladder diagram FBD Sequential function chart limbaje de programare: Structured text Statement list dispozitive dedicate de programare şi diagnosticare (console de programare). 6

7. procesarea ciclică funcţionarea PLC-urilor imaginea de proces. 7

8. Structura unui program LDR. Un program LDR este constituit din ramuri principale (rungs). Fiecare ramură principală are minim un contact. De asemenea fiecare ramură principală conţine cel puţin o spiră (coil). Adiţional, ramuri paralele (branches) pot fi inserate rezultând astfel contacte în paralel. Parte condiţională şi parte executivă. O ramură principală (rung) poate fi împărţită într-o parte condiţională şi o parte executivă, 8

9. Logica de procesare a unui program LDR. Programele LDR sunt executate în ordine, ramură după ramură şi ciclic, după terminarea tuturor ramurilor se reîncepe execuţia de la prima ramură. Programul se execută atâta timp cât nu există o comandă expresă de oprire. 9

10. Automate programabile cu un singur procesor folosesc, în general, metoda imaginii de proces pentru actualizarea intrărilor şi iesirilor. Avantajele metodei imaginii de proces: - asigurarea că starea logică a intrărilor nu se modifică pe parcursul unui ciclu al programului; - asigurarea că ieşirile îşi menţin starea logică rezultată după ultimul ciclu; 10

11. (Programmable Logic Controller - PLC) 11

12. (Input - PLC) Relay, Logic Programmable, 12 Inputs+8 Outputs Relay 24V DC (Output - PLC) 12

13. 13

14. Iesirea cablu serial PC- PLC LOVATO LRD20RD024 (6 pini) LRX C00 14

15. Accessories. LRX C00 PC-LRD connecting cable, 1 0.0601.5m long LRX SW Programming and 1 0.004supervision software (CD-ROM) LRX 1V3 D024 Power supply unit, 1 0.188100 240VAC /24VDC, 1.3A LRX D01 User’s manual English 1 0.397edition (paper) (8input +4input+8output)=20 R-releu, D-digital (024)=24VDC LOVATO LRD 20RD 024 (nu este cel din imagine) 15

16. 16

17. Aplicaţie: 17

18. Aplicaţie: PLC simulare 18

19. Aplicaţie: Logica Ladder cablată 19

20. Diagrama Ladder 20

21. 21

22. Aplicaţie: senzor- input PLC 22

23. Senzori optici O5H501 O5H-FPKG/US Senzor optic difuzparalelepipedic material plasticConector cu fişăReflexie de fundalFuncţie TeachLacăt electronicDistanţa de receptare 60...700mm(cu referinţă la hârtie albă 200x200 mm, 90% remisie)reglabil 23

24. Receptor în optică superioară, Emiţător în optică inferioară 24

25. Senzor optic difuz, paralelepipedic material plastic, DC PNP, Conector cu fişă Tensiune de lucru:10...36 V DC Model electric: DC PNP Funcţie de ieşire:Contact normal deschis/închis programabil Sarcină de curent suportată:200 mA Frecvenţă de comutare:1000 Hz Tip lumină:Lumină roşie 624 nm Racord:M12-Conector cu fişă Material de execuţie al carcasei:Capsula: PA Cadru frontal: V4A Câmp de deservire: TPU Material optic:PMMA Temperatură de ambianţă:-25...60 °C Tip de protecţie, clasă de protecţie:IP 67, II Afişarea stării de funcţionare:LED galben Accesorii (se comandă separat): Doză cablu, Accesorii montaj Produs:ifm electronic gmbh sau echivalentTip:O5H501 25

26. 26

27. 27

28. 28

29. General Motor's manufacturing automation protocol(MAP) Anii 80 au adus o încercare de standardizare a comunicaţiilor cu Protocolul Manufacturii Automatizate (MAP) de la General Motors 29

30. Automatul programabil este compus în mare dintr-un procesor, memorie, şi circuitele necesare pentru a recepţiona datele. releele interne sunt simulate prin locatiile în regiştri. INPUT RELAYS-(contacts) RELEELE DE INTRODUCERE (contactele). Acestea sunt conectate la lumea de afară. Ele există fizic şi recepţionează semnale de la comutatoare, senzori, etc. RELEELE INTERNE. Acestea nu primesc semnale din exterior si nici nu există fizic. Ele sunt relee simulate si sunt ceea ce face un automat programabil să elimine releele externe.Sunt de asemenea câteva relee speciale care sunt dedicate realizării unei singure operaţiuni. Câteva sunt intotdeauna pornite în timp şi sunt altele care sunt întotdeauna oprite. Câteva sunt pornite numai odată la pornirea automatului şi sunt de obicei folosite pentru a iniţializa datele stocate. 30

31. CONTOARELE (COUNTERS).De asemenea acestea nu există fizic. Ele sunt simulate şi pot fi programate să numere impulsurile. De obicei aceste contoare pot număra crescător, descrescător sau în ambele direcţii. Din moment ce sunt simulate sunt limitate în privinţa vitezei de contorizare. Câţiva manufacturieri includ de asemenea contoare de mare viteză care insă sunt hardware. Ne putem gândi la acestea ca existând fizic. De cele mai multe ori si aceste contoare pot contoriza crescător, descrescător sau în ambele direcţii. TEMPORIZATOARELE (TIMERS). Nici acestea nu există fizic. Ele sunt de multe tipuri şi incrementări. Cel mai comun tip este “pornirea întârziată”. Altele includ “oprirea întârziată” si ambele tipuri cu reţinere şi fără reţinere. Incrementările pot varia de la 1ms la 1s. RELEELE DE IESIRE (OUTPUT RELAYS-(coils) ). Acestea sunt conectate la lumea exterioară.Ele există fizic şi trimit semnale de pornire/oprire elemente de execuţie. Ele pot fi tranzistoare, relee sau triace în funcţie de modelul ales. STOCAREA DATELOR. De obicei de acest lucru se ocupă regiştrii desemnati să stocheze datele.. Ele sunt folosite de obicei pentru o stocare temporară a datelor matematice sau de manipulare. De asemenea sunt folosite pentru a reţine datele când automatul programabil este oprit. La repornire ele vor avea acelaşi conţinut ca înainte de oprire. 31

32. PLC Operation Un automat programabil functioneaza făcând în continuu apel la un program. Putem să ne gândim la ciclul de apelare ca fiind format din 3 paşi importanţi. De obicei sunt mai mult de 3 dar ne putem concentra pe părţile importante fără să ne facem griji în privinţa celorlalte. In general, celelalte verifică sistemul şi reînoiesc contorul interior si valorile temporizatoarelor. Pasul 1- VERIFICAREA STĂRII INTRĂRILOR Pasul 2 – EXECUTIA PROGRAMULUI Pasul 3 – REFACEREA STARII IEŞIRILOR Dupa al treilea pas automatul se reîntoarce la pasul întâi şi repeta paşii în continuu.Un timp «de scanare» este definit ca fiind timpul care îi ia PLC-ului sa execute cei trei paşi enumeraţi mai sus. 32

33. 33

34. Response Time Timpul de raspuns Timpul de răspuns total al unui automat programabil este de fapt ceea ce luam în considerare când cumparam un automat programabil. Ca si creierul nostru, automatului programabil îi ia un timp ca sa reacţioneze la schimbari. INTRAREA – timp procesare informaţie intrare. EXECUTIA – timp procesare execuţie. IEŞIRE – timp procesare ieşire Response Time Timpul de raspuns 34

35. intrarea trebuie sa fie pornita cel putin 1 timp de întârziere a intrarii+1 timp de scanare. 1 input delay time + one scan time Funcţia de lungire a semnalului. Această funcţie extinde lungimea semnalului până când automatul se uita la intrări în timpul scanarii următoare, (lungeşte durata unui impuls) 35

36. Funcţia întrerupere. Această funcţie întrerupe scanarea pentru a procesa o comandă specială pe care a-ţi scris-o. Aplicaţie: cel mai lung timp pentru ca o ieşire să fie pornită Diagrama de dedesubt arată cea mai lungă întârziere (cel mai rău caz pentru că intrarea nu este văzută până la scanarea a 2-a) pentru ca o ieşire să fie pornită dupa ce o intrare a fost pornită. 36

37. Cel mai lung timp este de 2 cicluri de scanare – 1 timp de intârziere a intrării. Relays Relee cum funcţioneaza un releu ? scopul principal al unui automat programabil este de a înlocui releele reale. De fiecare data când întrerupatorul se închide se aplica un curent ce cauzeaza sunetul. 2 circuite separate releu industrial folosim un automat programabil în locul releului 37

38. a ladder diagram PLC-ul diagramă-scară Etape programare diagramă-scară (ladder diagram) Primul pas – Trebuie sa traducem toate componentele pe care le utilizăm în simboluri pe care automatul programabil le înţelege. Prima oară înlocuim bateria cu un simbol. Acest simbol e comun tuturor diagramelor-scară. Desenăm ceea ce se numesc bare “bus”. Acestea arată ca două bare verticale. Una de fiecare parte a diagramei simbol de contact simbol de bobină Sursa alternativă este externă, nu se pune în diagramă. 38

39. Al doilea pas – Trebuie să-i spunem automatului programabil unde sunt localizateintrările şi ieşirile. Cu alte cuvinte trebuie să dăm tuturor dispozitivelor o adresă. Pasul final – Trebuie să convertim schema într-o desfăşurare logică a evenimentelor. Programul pe care îl vom scrie, spune automatului programabil ce să facă atunci când anumite evenimente se întâmplă. 39

40. Basic Instructions Instrucţiuni de bază Load Instrucţiunea Load (LD) este un contact normal deschis Simbolul “Load” (contact) Condiţia de pornire mai este numită şi stare de 1 logic LoadBar (Load-Not) Instrucţiunea Load (LD) este un contact normal închis Simbolul Load-Not (contact normal închis) 40

41. Instrucţiunea de ieşire este ca o bobină de releu out instrucţiune de “energizare a ieşirii” Simbolul OUT (bobină) Putem să ne gândim la această instrucţiune ca la o ieşire normal deschisă. Această instrucţiune poate fi folosită pentru bobinele interne si ieşirile externe. Out-not Simbolul Out-Not (bobină normal închisă) 41

42. Exemplul: a ladder diagram Regiştrii PLC PLC-ul va alimenta o ieşire când toate condiţiile de pe treaptă sunt Adevărate. 42

43. Aplicaţie: Controlul nivelului distribuit dintr-un rezervor PLC- unitate controler S2- senzor nivel max. Q1- umplere S1- senzor nivel min. Q2- golire Două intrări (senzorii) şi o ieşire (pompa de umplere). Ambele intrări vor fi normal închise (senzorii de nivel din fibră optică). Când nu sunt imersaţi în lichid atunci vor fi porniţi. Când ei sunt imersaţi în lichid vor fi opriţi. 43

44. The Program Scan Rularea programului instrucţiune cu instrucţiune Iniţial rezervorul este gol. De aceea intrarea 0001 este Adevărată şi intrarea 0002este de asemenea Adevărată. 200 scanări Treptat rezervorul se umple pentru că Y00(pompa de umplere) este pornită. După 200 de scanări nivelul lichidului se ridică deasupra nivelului senzorului de nivel minim si intrarea acestuia devine Falsă. atunci când senzorul de nivel minim este”Fals” există totuşi o cale de “Adevăr” logic de la stânga la dreapta. De aceea am utilizat un releu auxiliar Releul M00 păstrează ieşirea (Y00) pornită. 44

45. După 2000 de scanări nivelul uleiului se ridică deasupra senzorului de nivel maxim iar intrarea acestuia devine falsă. ieşirea Y00 nu mai este alimentată (adevarată) şi deci motorul pompei va fi oprit. După 2200 de scanări nivelul lichidului coboară sub nivelul maxim dat de senzor şi acesta devine din nou adevărat. 2000 scanări Observaţi că, chiar dacă senzorul de nivel maxim devine adevărat încă nu există un drum de adevăr logic şi de aceea bobina auxiliară M00 rămâne falsă! 2200 scanări 45

46. După 3000 de scanări nivelul lichidului scade sub nivelul minim dat de senzor şi acesta va deveni de asemenea adevărat. In acest punct logica va fi aceeaşi ca şi la scanarea întâi de mai sus şi logica se va repeta aşa cum este ilustrată mai sus. 3000 scanări Bobinele de ieşire normale sunt adevărate doar atunci când toate instrucţiunile înaintea lor sunt adevărate (adică funcţia dipolului este adevărată) PLC-ul va alimenta o ieşire când toate condiţiile de pe treaptă sunt Adevărate. 46

47. Latch Instructions Instrucţiunile de închidere (zăvorâre) Diagrama Ladder este întotdeauna scanată de sus în jos Aici utilizăm 2 butoane cu revenire. Unul este fizic conectat la intrarea 0000 în timp ce al doilea este fizic conectat la intrarea 0001. Când operatorul apasă butonul 0000, instrucţiunea “set 0500” va deveni adevărată şi ieşirea 0500 va fi pornită fizic. Chiar când operatorul nu mai apasă pe buton, ieşirea (0500) va rămâne pornită.Zăvorârea activată. Unicul mod ca să oprim ieşirea 0500 este să pornim intrarea 0001. Aceasta va cauza schimbarea instrucţiunii “res 0500” în adevarat deci deschizând (resetând) ieşirea 0500. Instrucţiunea de zăvorâre mai este numită SET sau OTL (output latch). Instrucţiunea de deschidere este de obicei numită RES (reset), OUT (output unlatch) sau RST (reset). 47

48. Counters Numărătoare Numărătoare crescătoare Numărătoare descrescătoare Numărătoare Numărătoare mixte impulsurile numărate nu vin mai rapid decât 2x timpul de scanare. (de ex. dacă timpul de scanare este 2ms şi impulsurile vin la 4ms sau mai târziu atunci se foloseşte numărătoare software. Sursa impulsurilor numărate Utilizare Numărătoare Nr. impulsurilor numărate resetarea impulsurilor numărate 48

49. PLC-ulde obicei afişează valoarea curentă sau “acumulată” pentru ca să vedem valoarea curentă din numărare Numărătoarele tipice pot număra de la 0 la 9999, de la -32768 la +32767 sau de la 0 la 65535. De ce aceste numere? Pentru că majoritatea auromatelor programabile au numărătoare pe 16 biţi. resetarea impulsurilor numărate Sursa impulsurilor numărate numele numărătorului Nr. impulsurilor numărate 49

50. UDCxxx şi yyyyy) (UDC)Up-Down Counter setarea unui numărător (pe care îl vom numi numărătorul C000) să numere 200 de bile de la intrarea 0001 înainte de a porni ieşirea Y00. Input (senzorul) 0002 resetează numărătorul. 50