8/3/2019 Plc Licenta

1/16

Scurt istorienainte de apariia circuitelor logice cu semiconductori, sistemele logice decontrol erau proiectate i realizate exclusiv cu relee electromecanice. Sistemelei procesele ce necesit un control de tip pornire/oprire abund n industriamodern, dar aceste sisteme sunt foarte rar realizate cu ajutorul releelor

electromecanice sau a porilor logice discrete. n schimb, sunt folositecalculatoare digitale ce pot fi programate i pot realiza o varietate de funciilogice.

MODICON-ul i apariia PLC-urilor

La sfritul anilor 1960, o companie american pe nume Bedford Associates, alansat un dispozitiv de calcul denumit MODICON. Ca i acronim, acesta s-artraduce prin controler digital modular. Acesta a devenit mai trziu i numelediviziei care se ocupa cu proiectarea, realizarea i vnzarea acestor calculatoarede control speciale. Desigur, au existat mai apoi i alte companii care au

dezvoltat propriile lor variante ale acestui dispozitiv. Pn la urm, acestdispozitiv a primit denumirea de PLC (Programmable Logic Controller), sau, ntraducere, automat programabil. Scopul unui PLC a fost de a nlocui releeleelectromecanice ca i elemente de logic, locul lor urmnd a fi luat decalculatoare digitale semiconductoare. Un program stocat n memoriacalculatorului este capabil s simuleze funcii logice realizate nainte prininterconectarea unui numr mare de relee electromecanice.

Definiia PLC-ului

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

interpreteaz stri logice nalte, respectiv joase, stri transmise de senzori icomutatoare. De asemenea, exist mai muli terminali de ieire, prin intermediulcrora dispozitivul transmite semnale nalte sau joase ctre contactoare,motoare, lmpi, sau orice alte dispozitive ce pot fi controlate prin intermediulsemnalelor de tip nchis/deschis. n ncercarea de simplificare a modului deprogramare a PLC-urilor, limbajul de programare a fost proiectat astfel nct ssemene cu diagramele ladder. Astfel, un inginer sau electrician obinuit cu citireadiagramelor ladder, se poate adapta relativ uor mediului de programare a PLC-urilor pentru realizarea acelorai funcii de control.PLC-urile sunt calculatoare industriale, prin urmare, semnalele de intrare i deieire sunt de 120 V c.a, asemenea releelor electromecanice de control. Deiunele PLC-uri au intrri i ieiri de c.c de amplitudini mai mici, aceasta esteexcepia i nu regula.

Structura unui PLC

Modul de conectare i de programare difer puin n funcie de modelul de PLC ales, daraceste caracteristici sunt destul de similare pentru a permite o introducere general aprogramrii PLC-urilor n acest capitol.

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

8/3/2019 Plc Licenta

2/16

Figura alturat este cea a unui PLC, vzut din fa. Ceidoi terminali L1 i L2 din partea superioar sunt pentrualimentarea circuitului intern al dispozitivului cu 120 V

c.a. Cei ase terminali din partea stng se folosesc pentruconectarea dispozitivelor de intrare, fiecare terminalreprezentnd un canal diferit cu propria sa notaie (X).Terminalul din stnga jos (common), reprezint masa, cese conecteaz la L2.

Semnalele de intrare

n interiorul carcasei PLC-ului, ntre fiecare terminal de intrare i terminalul de mas,exist conectat cte un dispozitiv opto-izolator (LED). Acesta asigur o izolare electricntre semnalul logic nalt de la intrare i circuitul calculatorului, atunci cnd exist otensiune de 120 V c.a. aplicat ntre terminalul respectiv i mas. O intrare energizatpoate fi citit prin intermediul unui LED aprins pe carcasa dispozitivului.

Semnalele de ieire

8/3/2019 Plc Licenta

3/16

Semnalele de ieire sunt generate de circuitul intern al PLC-ului prin activarea unuidispozitiv de comutare (tranzistor, triac, sau chiar releu electromecanic), conectnd

terminalul Source cu oricare dintre terminalii de ieire Y. Terminalul Source estela rndul su conectat de obicei la L1. Din nou, o ieire energizat poate fi citit de pePLC prin intermediul unui LED.

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

Programarea PLC-ului

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

software. Acest program decide care ieiri sunt energizate i sub ce condiii de intrare.Chiar dac programul nsui pare a fi o diagram logic, cu simboluri pentru relee icomutatoare, n realitate nu exist astfel de dispozitive n interiorul PLC-ului. Acesteasunt doar contacte i bobine imaginare sau virtuale. Programul este introdus i vizualizatprin intermediul unui PC conectat la portul PLC-ului (programming port).

8/3/2019 Plc Licenta

4/16

8/3/2019 Plc Licenta

5/16

Apsarea butonului ns, face ca intrarea X1 s fie alimentat. n acest caz, toatecontactele X1 ce apar n program vor fi acionate. Energizarea intrrii X1 va duce lanchiderea contactului normal-deschis X1 alimentnd bobina Y1. Cnd bobina Y1 aprogramului este energizat, ieirea real Y1 va deveni energizat, iar lampa conectat peieire se va aprinde.

Trebuie neles faptul c att contactul X1 ct i bobina Y1, conductorii de legtur iputerea ce apar pe afiajul PC-ul, toate sunt elemente pur virtuale. Acestea nu exist cai componente reale. Ele exist doar ca i comenzi n interiorul programului unuicalculator.

PC-ul este utilizat doar pentru vizualizarea i editarea softului PLC-ului, i nu estenecesar prezena acestuia pentru funcionarea dispozitivului. Odat ce programul a fostncrcat n PLC de pe PC, calculatorul poate fi deconectat de la acesta, iar PLC-ul vacontinua s funcioneze conform instruciunilor programului. Afiajul (monitorul)calculatorului este redat n aceste figuri doar pentru a ajuta la nelegerea principiilor de

baz a funcionrii PLC-urilor.

Reprogramarea funciilor unui PLC

Adevrata utilitate a PLC-ului o putem vedea atunci cnd dorim modificareacomportamentului unui sistem de control. Din moment ce PLC-ul este un dispozitivprogramabil, comportamentul acestuia poate fi modificat prin schimbarea comenzilor. Nu

8/3/2019 Plc Licenta

6/16

este nevoie de o reconfigurare a componentelor electrice conectate la intrarea i ieireaacestuia.

De exemplu, s presupunem c dorim ca circuitul de mai sus s funcioneze exact invers:apsarea butonului duce la nchiderea lmpii, iar eliberarea acestuia la aprinderea ei.

Soluia hardware ar consta n nlocuirea comutatorului buton normal-deschis cu uncomutator buton normal-nchis. Soluia software, aplicabil cu ajutorul PLC-ului, constn modificarea programului, astfel nct contactul X1 s fie normal-nchis n loc denormal-deschis.

Sistemul modificat, n cazul n care comutatorul nu este acionat (nu este apsat), esteprezentat n figura alturat.

8/3/2019 Plc Licenta

7/16

Cnd butonul este acionat, sistemul arat conform figurii alturate.

Reutilizarea intrrilor

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

este c semnalele de intrare pot fi refolosite n interiorul programului ori de cte ori estenecesar.

8/3/2019 Plc Licenta

8/16

De exemplu, circuitul i programul alturat sunt proiectate pentru a energiza lampa ncazul n care cel puin dou din cele trei comutatoare sunt acionate (nchise) simultan.

Pentru realizarea unui circuit echivalent folosind relee electromecanice, ar fi trebuit sfolosim trei relee cu cte dou contacte normal-deschise fiecare. n total, am fi avut

nevoie de ase contacte, cte dou pe fiecare intrare. Folosind un automat programabil nschimb, putem refolosi intrrile X ori de cte ori dorim prin intermediul soft-ului. Nu estenecesar adugarea unor noi componente, deoarece fiecare intrare ct i ieire a unui PLCnu este nimic mai mult dect un simplu bit (0 sau 1) stocat n memoria digital adispozitivului. Nu exist o limit teoretic a numrului de reutilizri ai acestor bii.

Mai mult, din moment ce fiecare ieire este, la fel, doar un bit stocat n memoria PLC-ului, putem aduga contacte (virtuale) n interiorul programului. De exemplu, putemaduga un contact acionat de ieirea Y a PLC-ului.

Controlul pornirii/opririi motorului electric

8/3/2019 Plc Licenta

9/16

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

Comutatorul buton conectat la intrarea X1 este utilizat pentru pornirea motorului, iarcomutatorul conectat la intrarea X2 pentru oprirea acestuia. Un contact adiional (virtual),

adugat n interiorul programului i denumit Y1, utilizeaz bobina de ieire ca i contactde reinere. Contactorul motorului continu s fie energizat chiar i dup ce butonulstart este eliberat. Contactul X2 normal-nchis este colorat, ceea ce nseamn ca estenchis i conduce energie electric.

Pornirea motorului

8/3/2019 Plc Licenta

10/16

Dac apsm butonul de start, intrarea X1 se va energiza, nchiznd contactul X1 dinprogram. Bobina Y1 va fi energizat i se va aplica o tensiune de 120 V c.a. pe bobinacontactorului motorului. Contactul paralel Y1 se va nchide i el, iar circuitul va rmnentr-o stare energizat.

8/3/2019 Plc Licenta

11/16

Acum, dac eliberm contactorul start, contactul X1 normal-deschis se va rentoarce lapoziia sa normal (deschis). Motorul va continua ns s funcioneze, deoarece contactulde reinere intern Y1 continu s alimenteze bobina Y1, care menine la rndul eienergizat ieirea Y1.

Oprirea motorului

8/3/2019 Plc Licenta

12/16

Pentru a opri motorul, trebuie s apsm pentru o durat scurt comutatorul stop.Acesta va energiza intrarea X2 i va deschide contactul (virtual) normal-nchis.Continuitatea circuitului nspre bobina Y1 va fi ntrerupt.

8/3/2019 Plc Licenta

13/16

8/3/2019 Plc Licenta

14/16

Soluia acestei probleme const n inversarea logicii ntre contactul X2 din interiorulprogramului PLC-ului i comutatorul stop. Cnd butonul stop nu este acionat,intrarea X2 este energizat, nchiznd contactul X2 din interiorul programului. Acest lucrupermite pornirea motorului atunci cnd intrarea X1 este energizat, i permiteafuncionarea acestuia chiar i atunci cnd butonul start este eliberat. Cnd butonul

stop este acionat, intrarea X2 se va de-energiza, deschiznd contactul X2 din soft-ulPLC-ului i oprind motorul. Prin urmare, nu exist nicio diferena din punct de vederefuncional ntre aceast variant i cea precedent.

Totui, n caz de defect al conductorului pe intrarea X2 (circuit deschis), intrarea X2 va fide-energizat. Efectul este similar acionrii butonului de stop, rezultatul fiind oprireaimediat a motorului n caz de defect. Aceast variant este mult mai sigur dect ceaprecedent, n care, acelai tip de defect ar conduce la imposibilitatea opririi motorului.

Relee de control

Pe lng elementele de intrare (X) i de ieire (Y), PLC-urile conin bobine i contacte cenu a legtur propriu-zis cu exteriorul. Acestea sunt folosite asemenea releelor decontrol (CR1, CR2, etc.) pentru asigurarea unui semnal logic inversor n caz de nevoie.

8/3/2019 Plc Licenta

15/16

Pentru demonstrarea funcionrii unui asemenea tip de releu intern, s consideramcircuitul i programul alturat. Acesta este proiectat pentru a simula o poart I-negat cutrei intrri. Din moment ce elementele unui program PLC sunt desemnate printr-o singurliter, vom nota releul de control intern cu C1 i nu cu CR1.

8/3/2019 Plc Licenta

16/16

n acest circuit, lampa va rmne aprins atta timp ct oricare dintre butoane rmne ne-acionat (eliberat). Pentru a opri lampa, va trebui s acionm (apsm) toate cele treibutoane.

Un mare avantaj al automatelor programabile, avantaj ce nu poate fi duplicat cu ajutorulreleelor electromecanice, const n posibilitatea supravegherii i controlului la distana adispozitivelor prin intermediul reelelor de calculatoare.