Analiza și Proiectarea unui Sistem de Conducere cu Automat Programabil

1. Introducere în automate programabile

1.1. Prezentarea generală a APe

Un automat programabil (AP) sau un controler cu logică programabilă (Programable Logic Cotroller - PLC) este un calculator digital utilizat pentru automatizarea proceselor industriale, precum controlul masinilor de pe liniile de asamblare din fabrici. Spre deosebire de calculatoarele obisnuite, automatele programabile sunt proiectate pentru diferite configuratii ale intrarilor si iesirilor, domenii de temperatura extinse, imunitate la perturbaţiile electrice si rezistenta la vibratii si impact. Programele pentru controlul operatiilor masinii sunt stocate intr-o memorie nevolatila.

Automatele programabile (APe) au fost dezvoltate iniţial pentru a prevedea înlocuirea unei mari părţi din releele electromecanice ale sistemelor de comandă electrice. APe înlocuiesc circuitele electrice cu un program de calculator. APe fac parte din familia calculatoarelor, capabile de stocarea instrucţiunilor pentru funcţii de comandă cum ar fi, comanda secvenţială, temporizarea, contorizarea (numărarea), cu care se comandă o maşină sau un proces. AP primeşte semnale de intrare ce vin de la maşină şi prin programul său intern furnizează semnale de comandă la ieşire care se întorc la maşină. Figura 1.1 arată conexiunile unui AP cu dispozitivele unei instalaţii controlate de acesta.

Fig. 1.1 Conexiuni la un AP

În zilele mai vechi ale electrotehnicii (cum sunt cele de înaintea anului 1980) conducerea unei maşini sau sistem tehnic se implementa cu ajutorul releelor. Releele sunt robuste electric, termic şi mecanic, uşor de proiectat cu ele, ieftine şi capabile de a comanda curenţi foarte mari prin contactele lor de ieşire.

Când au apărut microprocesoarele (la sfârşitul anilor 70) s-a realizat că acestea nu puteau asigura baza componentelor necesare pentru o formă mai flexibilă de conducere a instalaţiilor industriale. Aşa s-au născut APe. Bedford Associates, fondate de Richard Morley, au realizat primul PLC în anul 1968, cunoscut cu denumirea Modular Digital Controller, de la care compania MODICON şi-a desemnat numele. De menţionat că, APe s-au născut ca urmare a solicitării emise de General Motors (GM) către furnizorii de sisteme de conducere industriale. GM se săturase cu înlocuirea şi refacerea conexiunilor dulapurilor şi panourilor complexe cu relee, ajustându-le mereu să devină puţin mai mari sau puţin mai mici. În 1969 GM a fost primul care a folosit un AP la înlocuirea logicei cu relee pe liniile sale de asamblare.

APe au câştigat o bună popularitate în sectoarele industriale din ţările dezvoltate economic şi vor rămâne probabil predominante pentru ceva timp încolo. În ţara noastră, în măsura în care se produce modernizarea tehnologiilor, APe sunt tot mai prezente. Toate acestea sunt datorită principalelor avantaje pe care le oferă APe:

• Costuri reduse la conducerea sistemelor complexe;

• Flexibilitate şi pot fi re-aplicabile la controlul altor sisteme, repede şi uşor;

• Abilităţi de calcul ce permit o conducere mai sofisticată;

• Fiabilitate înaltă ce face ca AP să opereze mulţi ani fără defecte;

• Robusteţe faţă de acţiunea vibraţiilor, temperaturii şi umidităţii;

• Gabarit redus.

Fig. 1.2. Comanda cu două butoane a unei lămpi.

Exemplul din figura 1.2 prezintă un sistem elementar de comandă a unui lămpi de semnalizare cu ajutorul a două butoane de comandă S1 şi S2. Când vom considera un AP, acesta are intrări, ieşiri şi o logică funcţională.