Automate programabile-colegiu an II

1

Curs 1.Introducere in studiul automatelor programabile

Bibliografie: 1. J. W. Webb, R. I Reis Programmable Logic Controllers; Prentice Hall, 2000; 2. *** - Simatic S7 documentatie Siemens; 3. www.siemens.com;4. D. Popescu Automate programabile, Ed. Sitech, 2001;

Evaluare*: (nota examen scris + nota examen laborator) / 2 *ambele note trebuie sa fie 5

Definire. Un automat programabil este un calculator specializat care realizeaza functii de control de o diversitate de tipuri si nivele de complexitate. Initial, varianta engleza pentru denumire era de PC dar datorita necesitatii unei diferentieri clare a aparut denumirea de Programmable Logic Controller (PLC).

Istoric. Primul automat programabil dezvoltat dintr-un calculator obisnuit a aparut in jurul anului 1970. Odata cu primele modele au aparut si primele probleme. Modul de programare era complicat si necesita persoane foarte bine pregatite in programare pentru a efectua schimbari. Primele imbunatatiri au incercat rezolvarea acestor probleme prin oferirea unor automate mai prietenoase. Prin introducerea microprocesoarelor in 1978 a crescut puterea de operare concomitent cu scaderea pretului de cost. In anii 80 se ajunge astfel la o crestere exponentiala a utilizarii automatelor programabile in cadrul a diverse domenii. Unele companii de produse electronice sau calculatoare pot constata ca vanzarea de automate programabile reprezinta cea mai buna

Figura 1.1. Automatul programabil

Automate programabile-colegiu an II

2

afacere. Piata de automate programabile ajunge de la o cifra de 580 milioane in 1978 la 1 miliard in 1990 si continua sa creasca dupa aceea. Automatele programabile inlocuiesc diverse alte dispozitive de conducere si ajung sa fie utilizate in tot mai multe domenii de activitate.

Avantajele si dejavantajele automatelor programabile. Avantajele lucrului cu automatele programabile sunt urmatoarele:

flexibilitate : in trecut era nevoie pentru fiecare dispozitiv care trebuia controlat de un automat care sa-l conduca. Prin intermediul automatelor programabile este posibila conducerea concomitenta a mai multor dispozitive folosind un singur automat programabil. Fiecare dispozitiv va avea programul sau care va rula pe automatul programabil;

implementarea schimbarilor si corectia erorilor: prin intermediul unei conduceri realizata in logica cablata era nevoie de timp in cazul unei schimbari sau in corectia unei erori. Prin utilizarea automatelor programabile aceste schimbari sau corectii pot fi efectuate foarte usor in program;

cost redus: la acest cost s-a ajuns in decursul timpului si astfel poate fi achizitionat un automat cu numeroase timere, numaratoare si alte functii pentru sume pornind de la cateva sute de dolari;

posibilitati de testare: programul poate fi rulat si evaluat inainte de a fi instalat pe automat pentru a realize conducerea dispozitivului. Astfel, pot fi evaluate cu costuri foarte mici erorile care apar precum si posibilitatile de imbunatatire a programului;

viteza de operare: este un alt avantaj. Viteza de operare este dependenta de timpul de scanare al intrarilor, timp care in present este de domeniul milisecundelor;

modul de programare: prin introducerea diagramelor ladder respectiv a metodei booleeene de programare a fost facilitat accesul la mediul de programare si pentru cei care nu au cunostinte deosebite in domeniul programarii;

documentare: este posibila o foarte buna documentare a programelor prin inserarea de comentarii in spatiile allocate acestora facilitand astfel continuarea si depanarea acestora de catre alti programatori;

securitatea: marita datorita modului de lucru cu procesul;

Automate programabile-colegiu an II

3

Dintre dezavantajele lucrului cu automate programabile putem mentiona: aplicatii fixe: unele aplicatii nu au nevoie de automat programabil

datorita gradului foarte mic de complexitate neexistand astfel necesitatea achizitionarii unui automat programabil relative sofisticat;

probleme de mediu: in unele medii exista temperature ridicate sau alte conditii care pot duce la deteriorarea automatelor programabile astfel ca acestea sunt greu sau chiar imposibil de utilizat;

functionare fixa: daca nu apar schimbari in cadrul procesului de multe ori folosirea automatului poate fi mai costisitoare;

Componentele unui automat programabil. Acestea pot diferi ca numar de

la un studio la altul dar elementele care se regasesc in general sunt urmatoarele: unitatea centrala : reprezinta partea cea mai importanta a automatului

programabil si este compusa din 3 parti importante: procesor, memorie si sursa de alimentare. Prin intermediul acesteia se realizeaza practic conducerea intregului proces;

unitatea de programare: la ora actuala este reprezentata in multe cazuri de catre un calculator prin intermediul caruia pot fi scrise programe care apoi sunt incarcate pe unitatea centrala si rulate. In cazul in care se doreste o unitate mai usor de manevrat sunt puse la dispozitia programatorilor(de catre majoritatea firmelor) console(sisteme de gen laptop) prin intermediul carora pot fi scrise programe pentru automate;

modulele de intrare/iesire: permit interconectarea cu procesul primind sau transmitand semnale catre acesta. Acestea pot cuplate direct cu unitatea centrala sau prin control la distanta (daca este cazul pentru un anumit proces);

sina: dispozitivul pe care sunt montate unitatea centrala, modulele de intrare/iesire si alte module functionale aditionale (daca este cazul).

Unitatea centrala. La automatele programabile mici, unitatea centrala (cu partile ei) si module de intrare/iesire se gasesc intr-o singura carcasa aparand ca o unitate compacta. In cazul auromatelor mai mari doar procesorul si memoria se gasesc in aceiasi unitate, sursa de alimentare si modulele de intrare/iesire formand entitati separate. Procesorul reprezinta creierul fiecarui calculator si stie ce are de facut prin intermediul unor programe. Caracteristicile care ne spun cele mai multe lucruri

Automate programabile-colegiu an II

4

despre un microprocessor sunt viteza(cu ajutorul careia ne putem da seama cat de rapid executa instructiuni) si marimea datelor care sunt manipulate (8, 16, 32 de biti). Pe baza acestor date pot fi clasificate si microprocesoarele care sunt componente ale unitatii centrale. Astfel:

in cazul automatelor mici acestea au viteze in jur de 4 MHz si sunt pe 8 biti;

in cazul automatelor medii viteza ajunge la 10 MHz si sunt pe 16 biti; in cazul automatelor complexe viteza e in jur de 50 Mhz si sunt pe 32

de biti. Memoria poate fi impartita si ea in doua entitati: memoria fixa si cea

volatile. Cea fixa este memoria care este inscrisa de catre producatorul automatului in timp ce memoria volatile este cea in care sunt inscrise programele utilizatorului. Tipurile de memorie fixa si volatile care pot fi intalnite in cazul automatelor programabile sunt urmatoarele: ROM, RAM, PROM, EPROM, EEPROM si NOVRAM. Este evident ca dependent de marimea memoriei pot fi conduse procese mai complexe sau mai simple. Blocurile in care este impartita in mod obisnuit o memorie sunt:

memoria utilizator: destinata programelor scrise de catre utilizator; imaginea intrarilor procesului : memoreaza datele care vin din proces; imaginea iesirilor procesului: memoreaza datele care pleaca spre

proces; starea timerelor; starea numaratoarelor; date numerice; alte functii. Sursa de alimentare genereaza 5V curent continuu pentru a asigura

functionarea automatului si are o schema obisnuita in astfel de cazuri din punct de vedere constructiv. Modulele de intrare/iesire. Un modul de intrare/iesire are 4, 8, 12,16 sau 32 de canale. In cazul canalelor de intrare semnalele sunt primate de la butoane, senzori in timp ce in cazul celor de iesire acestea sunt trimise catre diverse elemente de executie. Semnalele care intra sau care ies sunt semnalate printr-o scanare la fiecare apelare a programului ciclu care ruleaza pe automatul programabil.