Probleme automate programabilr

8/12/2019 Probleme automate programabilr

1/62


2/62

47

Programul principal este prezentat n figura 5.2

Prob

2


3/62

48

Fig. 5.2 Programul principal

Prob

3


4/62

49

Varianta 2: implementarea in limbajul Ladder DiagramPentru controlul acestei aplicaii s-a ales un automat programabil de tip Allen Bradley pentru care s-adezvoltat o diagram Grafcet (fig 5.3) i un program de tip Ladder Diagram (fig. 5.4).

Fig.5.3 Diagrama Grafcet

Asocierea intrrilor i ieirilor fizice cu bii din regitrii de intrare / ieire este prezentat n tabelul 5.1:

Tabelul 5.1

Intrare fizic Adres intern Ieire fizic Adres intern

Pornire I:1/1 M1S O:3/1

l1 I:1/2 M1D O:3/2

l2 I:1/3 M2S O:3/3

l3 I:1/4 M2J O:3/4

l4 I:1/5

Asocierea etapelor cu bii din fiierul de bit B3 i alegerea fiierului de timer este pezentat n tabelul5.2:

Prob

4


5/62

50

Tabelul 5.2

Etapa Adresa bit Temporizare Fiier de timer

1 B3/1 Temporizare 1 T4:0

2 B3/2

3 B3/3

4 B3/4

5 B3/5

6 B3/6

7 B3/7

8 B3/8

Diagrama Ladder este prezebta n continuare:

B3 B3||--- [OSR] ------------------------------------------------------------------------------------- (L) --------------||

0 1

B3 O:3||----] [-------------------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

1 | 1 || O:3 ||---- (U) ----|| 2 || O:3 ||---- (U) ----|| 3 || O:3 ||---- (U) ----|

4

B3 I:1 B3||----] [------] [--------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

1 1 | 1 || B3 ||---- (L) ----|

2

B3 O:3||----] [------------------------------------------------------------------------------------------ (L) -------------||

2 3

B3 I:1 B3||----] [------] [--------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

2 3 | 2 || B3 |

|---- (L) ----|3

B3 O:3||----] [-------------------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

3 | 3 || O:3 ||---- (L) ----|

2

Prob

5


6/62


7/62

52

B3 I:1 B3

||----] [------] [--------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||7 4 | 7 |

| B3 |

|---- (L) ----|8

B3 O:3

||----] [-------------------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||8 | 1 |

| O:3 ||---- (L) ----|

3

B3 I:1 B3||----] [------] [--------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

8 2 | 8 || B3 ||---- (L) ----|

1

Fig.5.4 Diagrama Ladder

Prob

7


8/62


9/62

54

Dicionarul de variabile globale:

Variabile deintrare digitale:

M : buton de pornire micare oscilatorie P : buton de oprire motor E : buton de retragere n poziia de origine RST : buton de repornire L0 : limitator stnga L1 : limitator dreapta

Variabile de ieire digitale:

MS : comand motor stnga MD : comand motor dreapta

Variabile interne de tip Boolean:

oprit : are valoarea TRUE cnd micarea oscilatorie este oprit v_redge : necesar funciei REDGE

Programul Main este prezentat n figura 5.6.

Prob

9


10/62

55

Prob

10


11/62

56

Fig.5.6 Programul Main

Programul fiu Osc este prezentat n figura 5.7.

202

301

Prob

11


12/62


13/62

58

Comentarii :

- Funia REDGE este folosit pentru detectarea impulsurilor produse prin apsarea butoanelor- Comunicaia ntre programe este realizat prin intermediul variabilei oprit- Programul principal oprete execuia programului copil Osc atunci cnd variabila oprit

are valoare TRUE sau micarea este ntrerupt de apsarea butonului E

Propunere:

S se modifice programul n condiiile n care la apsarea butonului de oprire, ciclul s se ncheietotdeauna cnd mobilul ajunge prima dat in partea dreapt.

Prob

13


14/62

59

Problema 3: Detecia i expulzarea automat a sticlelor fr dop

1. Descrierea procesului:Una din fazele de producie ntr-o linie de mbuteliere const n aezarea unui dop, ca urmare ancheierii secvenei de umplere. Sticlele se deplaseaz pe banda 1, separate de aceeai distan i cuvitez constant. Scopul aplicaiei este detectarea i extragerea sticlelor care ies din faza de nchiderefr dopul corespunztor; pe lng aceasta, dac ntr-o perioad determinat de timp (n acest caz 7sticle), sunt rejectate mai mult de 3 sticle consecutive, trebuie activat o alarm. Repornirea ciclului seface prin apsarea butonului Pc. Pentru detecia sticlei defecte se conjug aciunile unui senzorinductiv, care detecteaz prezena dopului i un echipament foto electric care semnaleaz prezenaunei sticle.

Fig. 5.8 Detecia i expulzarea sticlelor fr dop

Procesul este iniiat prin apsarea butonului M, care produce pornirea benzii transportoare 1. Atuncicnd se detecteaz o sticl fr dop, este oprit banda 1 i este pornit banda transportoare 2 (dac eraoprit). n momentul n care sticla fr dop se gsete n zona de expulzare, este activat mecanismul deexpulzare. Banda 1 va fi repornit n momentul n care sticla fr dop nu se mai gasete n zona de

expulzare (practic semnalul transmis de detectorul fotoelectric are valoarea logic fals). Banda 2 va fioprit dup 5 secunde de la nceperea expulzrii ultimei sticle.

Elemente de execuie: 2 motoare care acioneaz 2 benzi transportoare 1 dispozitiv de expulzare a sticlelor fr dop

Elemente de msur:

1 detector inductiv pentru dopuri 1 detector fotoelectric pentru sticle

Sistem deExpulzare

DetectorFotoelectric

DetectorInductiv

Alarma

Panou de control

MotorBanda 1

MotorBanda 2

BandaTransportoare 1

BandaTransportoare 2

Prob

14


15/62

60

2. Soluia de automatizare:Pentru controlul acestei aplicaii se alege un automat programabil de tip PEP Smart pentru care sedezvolt un proiect Isagraf, cu un singur program principal, dar cu 2 seciuni programate i anumeseciunea secvenial i seciunea de sfrit, end sectionca n figura 5.9.

Fig. 5.9 Seciunile proiectului


Variabile de intrare booleene: M : buton de pornire R : buton de rearmare I : detector inductiv F : detector fotoelectric Pc : buton de punere la zero i oprire alarm

Variabile de ieire booleene: Banda_1 : comand pornire / oprire band 1 Banda_2 : comand pornire / oprire band 2 Alarma : comand alarm Expulzare : comand dispozitiv de evacuare a sticlelor fr dopVariabile interne de tip Integer:

Nr_sticle : contorizeaz numrul de sticle fr dop expulzate consecutivVariabile interne de tip timer:

Timer : folosit la contorizarea celor 5 secunde de activare a conveiorului 2

Prob

15


16/62

61

Programul principal main este prezentat n figura 5.10

Fig. 5.10 Programul principal, seciunea secvenial

3

Prob

16


17/62

62

Programul timing din seciunea de end este prezentat n figura 5.11

Fig. 5.11 Programul principal, seciunea de end

Observaii:

seciunea de end este necesar pentru ca banda 2 s poate fi oprit n orice moment dacperioada ei de activare a expirat

deoarece seciunea de end se execut la fiecare ciclu automat, testarea timer_ului se va face lafiecare ciclu automat.

contorizarea timpului este facut cu ajutorul funciilor TSTART i TSTOP dac o sticl trebuie s fie expulzat n timp ce o alt sticl se gsete pe conveiorul 2,

timer_ul este resetat i este reactivat incrementarea timer_ului

Propuneri: S se construiasc o diagram Ladder pentru un automat de tip Allen Bradley, care s

controleze acest proces

Prob

17


18/62

63

Problema 4:Staie automat de splat autovehicule

1. Descrierea procesului:Scopul proiectrii acestui sistem de control l reprezint automatizarea unei staii de splatautovehicule. Vehiculele vor trebui s treac succesiv prin 4 posturi de lucru, nmuiere, splare cudetergent, cltire i uscare. Procesul este iniiat de apsarea unui buton de pornire, care determinactivarea benzii transportoare iar vehiculele vor trece succesiv prin cele 4 posturi. Bariera, n condiiinormale, trebuie s stea ridicat i semaforul dezactivat. Cnd n staie sunt detectate 4 vehicule, cteunul n fiecare post, bariera trebuie cobort i semaforul activat, indicnd faptul c nu se mai poatetrece. Att bariera ct i semaforul rmn n aceast stare pn cnd cele 4 vehicule au prsit staia,moment n care bariera trebuie ridicat i semaforul dezactivat.

Fi. 11

Fig. 5.12 Staie automat de splat autovehicule

n momentul n care se activeaz celula fotoelectric 1, se va activa postul 1. Cnd seactiveaz fotocelula 2 iar fotocelula 1 nu mai este activat, se dezactiveaz postul 1. n

momentul activrii fotocelulei 2 se activeaz postul 2. Acesta va fi dezactivat cnd fotocelula2 nu este activ dar fotocelula 3 este activ. Analog pentru postul 3. Postul 4 se dezactiveazcnd fotocelula 4 se dezactiveaz iar fotocelula 5 se activeaz..

Elemente de execuie: motorul benzii transportoare motorul barierei cu 2 sensuri de rotaie 1 semafor 4 posturi de lucru

Post deUscare

Post deClatire

Post deSpalare cuDetergent

Post deInmuiere

Semafor

Bariera

F1Senzor deInmuiere

F2

Senzor deDetergent

F3Senzor deClatire

F4Senzor deUscare

F5

BandaTransportoare

Prob

18


19/62

64

Elemente de msur: 5 celule fotoelectrice 2 limitatoare de curs ale barierei

2. Soluia de automatizarePentru controlul acestei aplicaii se alege un automat programabil de tip PEP Smart pentru care sedezvolt un proiect Isagraf, proiect ce consta din 6 programe SFC ce ruleaz n paralel. Structuraproiectului Isagraf este prezentat n figura 5.13.

Fig. 5.13 Programele componente ale proiectului Isagraf


Variabile de intrare booleene: start : contact de pornire Limita_SUS : limitator de curs sus pentru barier Limita_JOS : limitator de curs jos pentru barier Foto_1 : fotocelula postului 1 Foto_2 : fotocelula postului 2 Foto_3 : fotocelula postului 3 Foto_4 : fotocelula postului 4 Foto_5 : fotocelula postului 5

Variabile de ieire booleene: Banda : comand pornire / oprire band Bariera_sus : comand ridicare barier Bariera_jos : comand coborre barier Semafor : comand activare / dezactivare semafor Inmuiere : comand activare dezactivare post nmuiere Detergent : comand activare dezactivare post detergent Clatire : comand activare dezactivare post cltire Uscare : comand activare dezactivare post uscare

Prob

19


20/62


21/62

66

Programul Post1 este prezentat n figura 5.16.

Fig.5.16 Programul Post1

Prob

21


22/62

67



Prob

22


23/62

68



Prob

23


24/62

69

Programul Post4 este prezentat n figura 5.19


Comentarii:

Toate programele dezvoltate sunt independente i ruleaz n paralel, fapt ce uureaz foarte multnelegerea programului

Propunere:

S se modifice programul n cazul n care bariera se va ridica atunci cnd se elibereaz primul postde lucru

S se modifice proiectul astfel nct s se dezvolte un singur program care s automatizeze acestproces

Prob

24


25/62

70

Problema 5: Elevator clasificator de pachete

1. Descrierea procesului:Pe o band transportoare vin 2 tipuri de pachete (mic i mare). Tipul pachetului este determinat deun cntar, ulterior pachetele fiind transportate n direcii diferite n funcie de tipul pachetului.Procesul pornete cu transportul unui pachet ctre cntar; aici pachetul este cntrit fiind astfelidentificat n funcie de greutatea citit. n continuare pachetul este transportat pe banda 1 pn laplanul elevator. Cilindrul C ridic pachetele. Apoi pachetele sunt transportate diferit; pachetelemici sunt plasate pe banda 2 de cilindrul A, iar pachetele mari sunt aezate pe banda 3 de cilindrulB. Cilindrul elevator C se retrage doar cnd cilindrii A i B au atins poziia final.

Fig. 5.20 Elevator clasificator pentru pachete

Elemente de execuie: 3 cilindri cu dublu efect (A, B, C) o bascul nsrcinat cu clasificarea pachetelor 4 benzi transportoare

Elemente de msur:

6 limitatoare de curs 2 detectoare de poziie

2. Soluia de automatizare

Pentru controlul acestei aplicaii s-a ales un automat programabil de tip PEP Smart pentru care s-adezvoltat un proiect Isagraf ce cuprinde 5 programe secveniale ce ruleaz n paralel i un program nseciunea de Begin, program ce se execut la nceputul fiecrui ciclu automat. Structura proiectului

Isagraf este prezentat n figura 5.21

Fig. 5.21 Structura proiectului Isagraf

B0

A0

C0

C1

A1

B1

Banda 0Banda 1

Banda 2

Banda 3

Cilindru A

Cilindru B

Cilindru C Cntar

F0F1

Prob

25


26/62

71


Variabile de intrare booleene: foto_0: fotocelula 0 foto_1 : fotocelula 1 A0 : Limit retragere cilindru A A1 : Limit avans cilindru A B0 : Limit retragere cilindru B B1 : Limit avans cilindru B C0 : Limit coborre cilindru C C1 : Limit ridicare cilindru C

Variabile de ieire booleene: Banda_0 : activare / dezactivare banda 0 Banda_1 : activare / dezactivare banda 1 Banda_2 : activare / dezactivare banda 2 Banda_3 : activare / dezactivare banda 3 A_avansat : avans cilindru A A_retras : retragere cilindru A B_avansat : avans cilindru B B_retras : retragere cilindru B C_ridicare : ridicare cilindru C A_retragere : retragere cilindru A

Variabile interne booleene:

eroare : cod de eroare la cntrirea pachetelorVariabile globale analogice

cantar : variabil intern, reprezint valoarea real a greutii de pe cntar (integer) traductor_cantar : variabli de intrare, valoarea primit de la traductorul cntarului (integer,ntre 0 4096) pachet_actual : variabil intern, n care se memoreaz tipul pachetului actual ce urmeaz a fi

transportat pachet_viitor : variabil intern, in care se memoreaz tipul pachetului de pe cntar (urmtorul

ce va fi transportat) lim_inf : constant, greutatea minim a pachetului mic lim_sup_mic : greutatea maxim a pachetului mic mic : constant cu valoarea 1 mare : constant cu valoarea 2

Prob

26


27/62

72

Programul Banda_0 este prezentat n figura 5.22.

Fig.5.22 Programul Banda_0

Prob

27


28/62

73

Programul Banda_1 este prezentat n figura 5.23.

Fig.5.23 Programul Banda_1

Prob

28


29/62


30/62

75

Programul Cilin_B este prezentat n figura 5.25

Fig.5.25 Programul Cilin_B

Prob

30


31/62

76

Programul Cilin_C este prezentat n figura 5.26

Fig.5.26 Programul Cilin_C

Prob

31


32/62

77

Programul convers din seciunea Begin

Programul convers realizeaz conversia din uniti CAN (Convertor Analog Numeric) n valoriexprimate n uniti de msur inginereti. Intrarea analogic a modulului de intrare lucreaz pe 12 biii msoar un curent de 0 - 20 mA , dar traductorul de la cntar genereaz un curent de 4 - 20mA. naceast situaie trebuie fcut o translaie de scal. Se observ c la valoarea minim a domeniului demsur traductorul genereaz 4 mA, corespunztoare valorii 819 citit de automat, valoare pentru care

automatul trebuie s indice valoarea minim a mrimii msurate. Astfel formula de conversie este:

Val_ing = (Val_cit-819) *(Ds-Di)/(4095-819)

Unde : Val_ing valoarea n uniti inginereti Val_cit valoarea citit n uniti CAN Di domeniul inferior de msur Ds domeniul superior de msur

n cazul nostru Ds=100, Di=0, astfel nct instruciunea ce se execut n programul convers este

cantar := INT(((REAL(traductor_cantar)- 819)* 100.0 ) / (3276) ;

Propunere:

S se modifice programul de conversie n cazul n care traductorul de temperatur are ca domeniu-15 +150 grade i genereaz un curent n gama 2-10 mA

Prob

32


33/62

78

Problema 6: Controlul temperaturii unui lichid

1. Descrierea procesului:Problema const n meninerea temperaturii unui lichid ntre 2 valori determinate (60 i 65 grade), ntimp ce nivelul n cele 2 rezervoare pstreaz o capacitate determinat. Dac temperatura se gasete

ntre limitele fixate, valva 1 se va deschide iar valva 2 se va deschide pn cnd rezervorul 2 ajunge lacapacitatea fixat; n acel moment, valva 2 se va nchide i va rmne aa pn cnd lichidul dinrezervorul 2 se va gsi sub limita fixat. Cnd temperatura atinge marginile de temperatur fixat,valvele de intrare i de ieire se vor nchide ( indiferent dac rezervorul 2 i-a recuperat nivelul ) i vorrmne nchise pn cnd temperatura va fi reglat. Totdeauna va fi prioritar variaia temperaturiifa de variaia nivelului de lichid.

Fig. 5.27 Controlul temperaturii unui lichid

Elemente de execuie: 1 pomp cu motorul su 1 motor al echipamentului de pompat aerul 2 electrovalve 1 rezisten

Elemente de msur:

2 senzori de nivel 1 traductor de temperatur


Pentru controlul acestei aplicaii s-a ales un automat programabil de tip PEP Smart pentru care s-adezvoltat un proiect Isagraf ce cuprinde un program principal ,Main i programul seciunii de Begin,

numit Convers.


Variabile de intrare booleene: senzor_plin : are valoarea TRUE cnd depozitul 2 este plin senzor_gol : are valoarea TRUE cnd depozitul 2 este gol

Valva E1

Valva E2

Motor

Senzor deTem eratura

CaloriferDepozit 1

Depozit 2

Dispozitiv dercire

Prob

33


34/62

79

Variabile de ieire booleene: valva_1 : comanda electrovalvei 1, atunci cnd are valoarea TRUE electrovalva 1 se mchide valva_2 : comanda electrovalvei 2, atunci cnd are valoarea TRUE electrovalva 2 se mchide rezistenta : comanda cuplarea / decuplarea rezistentei racire : comand dispozitivul de pompat aer pompa : comand motorul pompei

Variabile analogice :

temp : variabil intern de tip Real, reprezint temperatura apei n grade Celsius temp_citita : variabil de intrare de tip Real ce reprezint valoarea analogic ( ntre 0 i 4095)

primit de la traductorul de temperatur

Programul Convers al seciunii de Begin:

Programul convers realizeaz conversia din uniti CAN (Convertor Analog Numeric) n valoriexprimate n uniti de msur inginereti. Intrarea analogic a modulului de intrare lucreaz pe 12 biii msoar un curent de 0 - 20 mA , dar traductorul de la cntar genereaz un curent de 4 - 20mA. naceast situaie trebuie fcut o translaie de scal. Se observ c la valoarea minim a domeniului de

msur traductorul genereaz 4 mA, corespunztoare valorii 819 citit de automat, valoare pentru careautomatul trebuie s indice valoarea minim a mrimii msurate. Astfel formula de conversie este:

Val_ing = (Val_cit-819) *(Ds-Di)/(4095-819)

Unde : Val_ing valoarea n uniti inginereti Val_cit valoarea citit n uniti CAN Di domeniul inferior de msur Ds domeniul superior de msur

n cazul nostru Ds=100, Di=0, astfel nct instruciunea ce se execut n programul convers este

temp := INT(((REAL(temp_citita)- 819)* 100.0 ) / (3276) ;

Prob

34


35/62

80

Programul Main este prezentat n figura 5.28

401

301

Prob

35


36/62

81

Fig.5.28 Programul Main

Comentarii: Programul folosete variabile analogice deoarece evenimentele ce produc modifcri n sistem

depind de o mrime cu variaie continu (temperatura)

Prob

36


37/62

82

Problema 7 : Dozare i malaxare automat

1. Descrierea procesului:Un malaxor pivotant primete produsele A i B cntrite de bascula C i brichete solubile aduse unacte una pe o band transportoare. Automatizarea permite realizarea unei amestecri a celor 3 produse.Ciclul de realizat este urmtorul: la acionarea butonului de alimentare se pornete cntrirea ialimentarea produselor n urmtorul mod:

cntrirea produsului A prin deschidera valvei Va, pn la referina A cntrirea produsului B prin deschiderea valvei Vb, pn la referina B apoi, golirea basculei n malaxor prin deschiderea valvei Vc pn la referina zero simultan cu precedentele operaii are loc malaxorului alimentarea cu 2 brichete solubile

Ciclul se termin cu rotaia malaxorului un anumit timp t i apoi pivotarea lui, meninndu-se rotaia ntimpul golirii.

Figura:

Elemente de execuie: 3 electrovalve motorul benzii transportoare motorul de rotaie al malaxorului 2 motoare de pivotare ale malaxoruluiElemente de msur: 3 senzori de greutate un senzor de detecie 2 limitatoare de curs

Fig. 5.29 Proces de dozare i malaxare

Elemente de execuie: 3 electrovalve (Va, Vb, Vc) Motorul benzii transportoare cu un singur sens de rotaie Motorul de rotaie al malaxorului Motorul de pivotare al malaxorului, cu dou sensuri de rotaie

Elemente de msur: 3 senzori de greutate, pentru referinele A, B i zero

Brichete Solubile

Banda deAlimentare

MotorVa Vb

A B

Cantar

MalaxorPivotant

LimitatorDreapta P1

LimitatorStanga P2

MdMs

Vc

dDetector detrecere

Prob

37


38/62

83

2 limitatoare de curs 1 detector de trecere

2. Soluii de automatizare

2.1 Varianta 1 : implementarea n mediul Isagraf

Aceast variant presupune utilizarea unui automat programabil de tip PEP Smart, pentru care s-adezvoltat un proiect Isagraf ce cuprinde 1 program principal.


Variabile de intrare booleene: Start : buton de pornire d : detector de trecere brichete solubile A : detectorul greutii produsului A B : detectorul greutii produselor A + B Lim_stanga : limitator stnga malaxor Lim_dreapta : limitator dreapta malaxor

Variabile de ieire booleene: Valva_ A : comand deschiderea / nchiderea valvei A Valva_ B : comand inchiderea / nchiderea valvei B Valva_ C : comand deschiderea / nchiderea valvei C Mt : comand motorul benzii transportoare Rotire : comand rotaia malaxorului Piv_dreapta : comand pivotarea ctre dreapta a malaxorului Piv_stanga : comand pivotarea ctre stnga a malaxorului

Variabile globale de tip timer: timer : temporizare folosit la rotaia malaxorului

Prob

38


39/62

84

Programul principal Main este prezentat n figura 5.30:

5

Prob

39


40/62

85


Prob

40


41/62

86

2.2 Varianta 2 : implementarea n limbajul Ladder DiagramAceast variant presupune folosirea unui automat programabil Allen Bradley, tip SLC500, pentrucare se dezvolt o diagram de tip Grafcet i o diagram de tip Ladder.

Diagrama Grafcet este prezentata in figura 5.31:

Fig. 5.31 Diagrama Grafcet

Prob

41


42/62


43/62

88

B3 I:1 B3

||----] [------] [--------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||2 2 | 2 |

| B3 ||---- (L) ----|

3

B3 O:3||----] [-------------------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

3 | 1 || O:3 ||---- (L) ----|

2

B3 I:1 B3||----] [------] [--------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

3 3 | 3 || B3 ||---- (L) ----|

4

B3 O:3||----] [-------------------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

4 | 2 || O:3 ||---- (L) ----|

3

B3 I:1 B3||----] [------] [--------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

4 4 | 4 || B3 |

|---- (L) ----|5

B3 O:3||----] [------------------------------------------------------------------------------------------ (U) -------------||

5 3

B3 O:3||----] [------------------------------------------------------------------------------------------ (U) -------------||

10 4

B3 I:1 B3||----] [------] [--------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

10 6 | 10 || B3 ||---- (L) ----|

11

B3 I:1 B3||----] [------] / [--------------------------------------------------------------------------|---- (U) ----|---------||

11 6 | 11 || B3 ||---- (L) ----|

Prob

43


44/62


45/62


46/62

91

Problema 8: Umplerea i astuparea automat a sticlelor

1. Descrierea procesului:Scopul acestei aplicaii l constituie controlul unui sistem de umplere i astupare a unor sticle. Laconectarea sistemului, se pornete motorul benzii transportoare. Acesta se va opri cnd existsticle n situaia de a fi umplute i n situaia de a fi astupate. Se cere ca simultan cu umplerea uneisticle alta deja umplut s fie astupat, aciune posibil datorit configuraiei sistemului. CilindrulA este responsabil cu umplerea sticlelor, deplasndu-se ntre limitatoarele F1 i F2. Cilindrul Caduce dopurile din stiva de dopuri, pentru a fi mpinse de ctre cilindrul B pentru astuparea uneisticle. Astuparea sticlei se faca de ctre un dispozitiv de rotire, a crui micare este limitat de unlimitator. Sticlele de umplut i cele de astupat sunt detectate de cte dou fotocelule.

Fig.5.32Umplerea i astuparea automat a sticlelor

Elemente de execuie: 1 cilindru (A) ce regleaz dozatorul volumetric 1 cilindru de avans (B) cu 3 poziii 1 cilindru (C) ce reprezint mecanismul de transfer al capacelor motorul bezii transportoare un mecanism de nurubare dopuri

Elemente de msur:

6 limitatoare de curs 1 detector de poziie 1 fotocelul pentru detecie sticl de umplut 1 fotocelul pentru detecie sticl plin

Detector poziie sticl

Detector umplere sticl

Depozit lichid

Cilindru A

Cilindru B

Cilindru CValve antiretur

Stiva de dopuri

Vc

F5

F3

F4

F1

F2

F6

F7

Prob

46


47/62

92


Pentru controlul acestei aplicaii s-a ales un automat programabil de tip PEP Smart pentru care s-adezvoltat un proiect Isagraf ce cuprinde un program principal, numit main.


Variabile de intrare booleene: F1 : Limitator sus cilindru A F2 : Limitator jos cilindru A F3 : Limitator sus cilindru B F4 : Limitator jos cilindru B F5 : Limitator stanga cilindru C F6 : Limitator dreapta cilindru C F7 : Detector pozitie de preluat dop senzor_rotire : Limitator rotire dispozitiv de nurubare st_de_umplut : Senzor detecie sticl de umplut st_plina : Senzor detecie sticl plin

Variabile de ieire booleene: Banda : comand pornire / oprire band A_avans : comand avans cilindru A A_retragere : comand retragere cilindru A B_avans : comand avans cilindru B B_retragere : comand retragere cilindru B C_avans : comand avans cilindru C C_retragere : comand retragere cilindru C Insurubare : comanda de nurubare a dopului

Programul principal este prezentat n figura 5.33

Prob

47


48/62

93

Prob

48


49/62

94

Prob

49


50/62

95


Comentarii:

n program au fost folosite 2 paralelisme, fiecare avnd cte 2 secvene ce se execut simultan A doua secven paralel implementeaz condiia ca o dat cu umplerea unei sticle, alta s fie

astupat

Propunere: S se modifce programul n situaia n care sticlele vin aleator pe banda transportoare

Prob

50


51/62

96

Problema 9: Umplerea automat a unor containere

1. Descrierea procesului:Aplicaia const n umplerea cu lichid a 3 containere (A, B, C) i evacuarea lor pe o bandtransportoare. Umplerea containerelor trebuie fcut n urmtoarea manier:

- containerul A : 5 secunde cu lichid de tip A- containerul B : 7 secunde cu lichid de tip A i 7 secunde cu lichid de tip B- containerul C : 3 secunde cu lichid de tip C, 5 secunde cu lichid de tip B i 8 secunde cu lichid

de tip A

Fig. 5.34 Umplerea automat a unor containere

n cadrul sistemului exist o band transportoare pe care vin, unul dup altul, cele trei containere A, B,C. Primul dintre ele care ajunge la platform este containerul C, apoi B i ultimul cel de tip A.Cilindrul E este responsabil cu evacuarea recipienilor cu ajutorul celei de-a doua benzi transportoare.Iniierea procesului se face prin pornirea benzii transportoare 1 pe care sunt aduse containerele. nmomentul n care un container de tip C se gsete pe platform, banda 1 va fi oprit iar cilindrul D vaavansa o poziie. Cnd containerul C activeaz detectorul 2, banda 1 va fi din nou activat iar cilindrulD va fi oprit; banda 1 se va opri din nou cnd containerul B ajunge la platform i n consecincilindrul D va avansa din nou pn cnd containerul C activeaz detectorul 3 iar containerul Bactiveaz detectorul 2. n acest moment banda 1 este repornit pn cnd containerul A atingeplatforma, moment n care banda este oprit. n acel moment cele trei valve vor fi deschise simultan,fiecare fiind meninut deschis un anumit timp, astfel nct contaienrul A se va umple cu lichid Atimp de 5 secunde, containerul B cu lichid de tip B timp de 7 secunde iar containerul C timp de 3

secunde cu lichid de tip C. Cnd toate aceste temporizri au expirat, valvele vor fi nchise, cilindrul Eva avansa pentru a evacua containerul A pn activeaz detectorul 4. n acest moment cilindrul E seretrage. Dup ce a ajuns n poziia de retragere, cilindrul D va fi retras pn activeaz detectoarele 1 i2. Apoi containerele B i C vor fi umplute cu lichid de tip A, respectiv B, dup care urmeazevacuarea containerului B. n final containerul C va fi umplut cu lichid de tip A i va fi evacuat. Dupevacuare cilindrul D va fi retras i un nou ciclu poate ncepe.

Lichid ALichid BLichid C

Electrovalve C B A

Containere CB A

Cilindrul E

Cilindrul D

M1 MotorBanda 1

M2 MotorBanda 2

Banda 1

Banda 2

Detectoare 1,2,34

Prob

51


52/62


53/62

98

Programul principal este prezentat n figura

Prob

53


54/62

99

Prob

54


55/62

100

Prob

55


56/62

101


Comentarii: n cadrul secvenelor de deschidere a valvelor, temporizrile au fost implementate prin testarea permanent

a parametrului GSxxx.t asociat unei etape. Acest parametru indic timpul de cnd o etap este activ. O altvariant era folosirea unor variabile de tip Timer.

Umplerea containerelor este facut n paralel cu ajutorul elementului de paralelism al diagramelor SFC

Prob

56


57/62

102

Problema10: Proiectarea unui regulator PID pentru reglarea unei temperaturi

1. Descrierea procesului:

Problema const n meninerea unei anumite temperaturi ntr-o instalaie de granulare prin reglareadebitului de abur, dar, ca orice regulator, se poate acorda pentru o mare varietate de procese.

Regulatorul PID trebuie s funcioneze n dou regimuri de lucru, automat i manual, cu posibilitateade a fi conectat n diferite scheme de reglare.

Temperatura este msurat cu un traductor de temperatur avnd semnal de ieire 4-20mA, msura sefiltreaz iar valoarea real se transmite regulatorului n procente. Referina se citete de la un panouoperator care comunic cu automatul prin interfaa serial 232.

Regulatorul face parte dintr-o schem n care se intenioneaz meninerea constant a temperaturiiunui agent termic (n cazul acesta abur de joas presiune 4-6 bar) prin comanda debitului de intrare algazului metan.

Bucla de reglare n aceast situaie este compus din: termocuplu (pentru msurarea temperaturii) care genereaz milivoli dup o curb care nu este

liniar (ca alternativ la aceast soluie se poate utiliza orice alt traductor al crui semnal este ncurent unificat). Soluia cu automate programabile este destul de flexibil i din faptul ca ele aumodule de intrare pentru toate tipurile de termocuple, eliminnd astfel din bucl convertorulmilivoli - curent unificat, dar alegerea ntre cele dou metode se face strict economic.

convertor 4-20 mA (pentru conversia n miliamperi a semnalului de la termocuplu (mV) iliniarizarea curbei valorilor)

automat programabil SmartPLC cu module de intrri analogice, respectiv n termocuple i modulde ieiri analogice care la rndul lor sunt nite convertoare analog-numerice i invers (pentrurealizarea algoritmului de reglare)

Electroventil comandat n curent de 4-20mA, reprezentnd elementul de execuie (se mai poatefolosi i un ventil pneumatic mpreun cu un convertor electropneumatic dac este necesar)

n fig. 4.12 este prezentat schematic bucla de reglare pentru varianta cu convertor, cealalt fiind mai

simpl (ieirea termocuplului intrnd direct n automat):

Fig. 5.36 Structura buclei de reglare folosind convertor tensiune - curent

PLC

Ventil regulator

convertor termocuplu

cazan

Camera deardere

Reglar

57


58/62


59/62

104

n cadrul seciunii SEQUENTIAL, adic acolo unde este implementat logica de funcionare aprogramului, au loc, n principal, urmtoarele aciuni:

secvena de iniializare, n care sunt iniializate anumite constante i este pornit timer-ul pentruperioada de eantionare.

algoritmul de reglare, a crui descriere detaliat este prezentat n subcapitolul urmtorNu ntmpltor seciunea secvenial are o singur stare pentru fiecare regim de lucru. Aceastnecesitate a aprut datorit faptului c automatul (care poate lucra multitasking) nu trece la o altactivitate dect dup terminarea unui ciclu main. ntr-un ciclu main se execut seciunea deBEGIN, cea de END i un anumit numr de stri din seciunea SEQUENTIAL, ct permite durataunui ciclu main. Dac pentru execuia aciunilor asociate unei stri, procesorului i-ar lua un timp maindelungat dect perioada unui ciclu predefinit, ciclul va fi prelungit pn cnd toate aciunile asociatestrii sunt executate.

Cu aceast metod ciclul de reglare devine constant i ct mai mic posibil. Durata ciclului poate fifixat i altfel (software), dar oricum, perioada va avea o valoare mai mare, pierzndu-se astfel dintimpul de rspuns al regulatorului. Mai mult, n cazul n care ar exista mai multe etape, apareposibilitatea ca comanda ce se d elementului de execuie s nu fie consecina ultimei citiri, ceea ceface s se piard chiar noiunea de cauzalitate.

Seciunea END, care se execut la sfritul fiecrui ciclu automat, dup seciunea secvenial,realizeaz n principal urmtoarele aciuni: Adaptri de valori Actualizare ieiri: concret, n cazul algoritnului de reglare ce respect condiiile de mai sus, ieirea

este comanda ctre elementul de execuie calculat conform algoritmului la ultimul ciclu main ica urmare a ultimei valori a intrrii.

Transmiterea ctre interfaa utilizator a valorilor calculate, pentru vizualizareDiagrama logic de funcionare a regulatorului (Sequential Function Chart), n care pot fi identificateetapele n care se poate gsi automatul i tranziiile pe care le poate efectua, sunt ilustrate n figura5.38.

Fig. 5.38 Diagrama logic de funcionare a regulatorului

Reglar

59


60/62

105

Se observ c diagrama conine 3 etape i pot fi efectuate 4 tranziii ntre aceste etape.

Etape:

Etapa 1: iniializare regulator Etapa 2: se execut un pas de reglare n regim automat Etapa 3: se execut un pas de reglare n regim manualTranziii:

Tranziia 1- S1 -> S2: se execut dac sunt condiii de trecere n starea de calcul PID (regimulautomat)

Tranziia 2 - S1 -> S3: se execut dac sunt condiii de trecere n starea de comand manual(regimul manual)

Tranziia 3 - S2 -> S1: salt necondiionat n etapa iniial Tranziia 4- S3 -> S1: salt necondiionat n etapa iniialVariabilele declarate n cadrul proiectului sunt prezentate n tabelul 5.5:

Tabel 5.5 Variabilele folosite n cadrul proiectului

Variabil Tip Descriere

Run Logic Exist condiii generale de funcionare pentru regulatorul PID, evaluate nexterior1 OK, adica sunt msuri bune, elemente de executie funcioneaz, resurse

energetice ok, etc0 not OK, nu se face reglare cu regulatorul PID

ModRT Logic Regimul de lucru al regulatorului, evaluat n exterior1 regim AUTOMAT (PID)0 regim MANUAL (comand direct)

timer_p1 Timer Timer de ciclu de eantionarecycle1 Timer Perioada de eantionare, constant [ms]banda1 Real Banda de proporionalitate, inversul amplificrii, n %,Td1 Real Constant de timp pentru efectul de derivare, valoare de acordTint1 Real Constant de timp pentru efectul de integrare, valoare de acord

kp1 Real Amplificarea, valoare calculat, dac banda este valoarea de acordderiv1 Real Componenta derivativ, variabil de calculw real Calcul parial pentru incrementul de comand, variabil de lucruT_pv real Valoarea curent a temperaturii reglate, n %T_pv1 real Valoarea curent, la pasul anterior, a temperaturii reglate, n %T_pv2 real Valoarea curent, la pasul anteanterior, a temperaturii reglate, n %T_sp real Valoarea impus pentru temperatur, n %err1 real Eroarea (t_sp-t_pv) la pasul anteriorComandaventil

real Comanda curent, poziia absolut a elementului de executie, n %

xo1 real Comand manual, poziia absolut a elementului de execuie, n %

n etapa 1 (Init) se actualizeaz (dac e nevoie) valorile variabilelor de lucru (dac regulatorulfuncioneaz n alte regimuri de lucru, spre exemplu n cascad, sau n regim de selecie).

Aciunile asociate etapei 2(Regim automat) sunt descrise n tabelul 5.6:

Reglar

60


61/62

106

Tabel 5.6 Aciuni asociate etapei 2

iniializeaz ciclul timer_p1:=t#0s;calcul amplificare kp1:=100.0/banda1;calcul component derivativ deriv1:=Td1*1000.0*(T_pv-2.0*T_pv1+T_pv2)/real(cycle1);salvare valori pv anterioare T_pv2:=T_pv1; T_pv1:=T_pv;calcul noua comand (pt timpi, selucreaza n [ms]=[s]*1000)

w:=(T_sp-T_pv)+(T_sp-T_pv)*real(cycle1)/(Tint1*1000.0)-err1-deriv1;Comanda ventil:=Comanda ventil+Kp1*w;

limitri la 0% i 100% if(Comanda ventil>100.0) then Comanda ventil:=100.0; end_if;if(Comanda ventil< 0.0) then Comanda ventil:= 0.0; end_if;

salvare eroare err1:=T_sp-T_pv;pregatire trecere n regim manual xo1:=Comanda ventil;

n etapa 3 (Regim manual) este iniializat ciclul i pregatete trecerea n regim automat:

Tranziia 1(intrare n regulator automat s1 -> s2) are loc dac s-a epuizat timpul pentru perioada deeantionare i sunt condiii de reglare n regim automat:

timer_p1>cycle1 i Run i ModRT

Tranziia 2(intrare n regulator manual s1 -> s3) are loc dac s-a epuizat timpul pentru perioada deeantionare i sunt condiii de reglare n regim manual:

timer_p1>cycle1 i Run i notModRT

E important s se efectueze toate calculele necesare ntr-o singura stare (un sigur ciclu IsaGRAF) i,pentru uniformitate, e de dorit ca pe oricare ramur (automat sau manual), durata unui ciclu de reglaresa fie aceeai, ct mai scurt, adic doua cicluri IsaGRAF (init+automat sau init +manual), pentru camodul de funcionare a ISaGRAF-ului (la un ciclu main execut seciunea de BEGIN , din seciuneaSEQUENTIAL cte stri i permite ciclul maina i apoi seciunea END) s nu influeneze (mreasc)perioada de eantionare.

Un ciclu de eantionare, pentru valorile cu care se lucreaz la reglare, se calculeaz innd cont c unciclu activ nseamn stare calcul - comanda + stare init (2 isa) iar un ciclu pasiv nseamn stare init(1 isa) unde se ateapt epuizarea timpului ales pentru ciclul de reglare. Daca ciclul isa se fixeaz,atunci se poate alege ca perioada de eantionare pentru reglare un multiplu de ciclu isa mai mare sauegal cu 2 i se introduc n secven etape lipsite de aciuni care asigur implicit realizarea perioadei.Dac sunt necesare regulatoare suplimentare (de exemplu de poziie) va trebuie asigurat osincronizare .

Oricum, secvena n dou stri pe ramur este cea mai convenabil n cazul n care se adopt aceastsoluie. Soluia corect de realizare a unui regulator este aceea n care funcia de reglare este descrisca o funcie C ce se va apela chiar n seciunea de BEGIN i va fi executat cu siguran cte un pasincremental la fiecare ciclu main.

Diagrama SFC a programului principal de reglare este prezentat n figura 5.39.

Reglar

61


62/62

Reglar

Date post:	03-Jun-2018
Category:	Documents
Upload:	mares-alexandru
View:	218 times
Download:	0 times

Probleme automate programabilr

Documents