Automate Programabile

Automatele programabile (AP) sunt echipamente electronice destinate realizării instalaţiilor de comandă secvenţiale în logică programată. Din punct de vedere al complexităţii, automatele programabile sunt situate între echipamentele clasice cu contacte sau cu comutaţie statică, ale instalaţiilor de comandă şi calculatoarelor electronice.

Utilizând o logică programată, circuite logice integrate şi elemente semiconductoare de putere, automatele programabile, în comparaţie cu sistemele logice secvenţiale, bazate pe logica cablată prezintă avantajele:

- gabarit redus;

- consum redus de energie electrică;

- facilităţi la punerea în funcţiune;

- fiabilitate ridicată;

- consum redus de conductoare de conexiuni şi de cablaj;

- realizarea facilă a unor funcţiuni specifice;

- reducerea ciclului proiectare, execuţie şi punere în funcţiune prin posibilitatea supravegherii unor faze.

Faţă de calculatoarele electronice utilizarea automatelor programabile are avantajele:

- preţ de cost redus;

- viteză de răspuns ridicată;

- imunitate sporită la perturbaţii;

- funcţionare sigură în mediu industrial obişnuit;

- limbaj de programare simplu.

În general automatele programabile sunt destinate automatizării proceselor secvenţiale de complexitate medie. Ele realizează prin logica programată următoarele funcţii:

- detectarea schimbărilor de stare ale semnalelor aplicate pe intrări;

- prelucrează logic pas cu pas informaţiile primite conform programului stocat în memoria program (MP);

- emite semnale de comandă corespunzătoare programului stocat în memorie;

- semnalizează optic valorile semnalelor de pe intrări şi ieşiri (valoare logică 1= LED aprins);

Automatele programabile pot fi programate pornind fie de la ecuaţiile logice corespunzătoare sistemului, fie de la schemele de comandă realizate cu contacte şi relee, sau cu circuite logice cu comutaţie statică, în logică cablată sau folosind organigrama care descrie procesul tehnologic condus.

Folosind automatele programabile se pot realiza instalaţii de comandă automată secvenţiale, de complexitate medie de conducerea proceselor tehnologice din metalurgie, construcţii de maşini, chimie, din industriile: alimentară, a materialelor de construcţii, electrotehnică, etc.

Automatele programabile din familia SIMATIC

1. Sistemul de automatizare SIMATIC

Sistemul de automatizare SIMATIC este reprezentat de componente coordonate cu metode unitare de configurare, înregistrare şi transmiterea datelor

Automatele programabile din familia SIMATIC (S7) reprezintă baza sistemului de automatizare. Cele 3 tipuri aflate pe piaţa sunt: S7-200 un automat de mici dimensiuni folosit în automatizări ale unor procese mai simple (obiecte casnice de exemplu), S7-300 este un automat pentru automatizări medii, iar S7-400 reprezintă soluţia pentru automatizări complexe. Un astfel de automat este format din unitatea centrală şi modulele de I/0. Unitatea centrală are încărcat programul utilizator în timp ce modulele de I/0 asigură comunicarea cu procesul care este controlat. Celelalte componente din soluţia SIMATIC pentru automatizări, cum ar fi (C7, DP, C7, HMI, NET), completează automatul programabil reprezentând o consolă specializată de programare, module de I/0

distribuite pentru o comanda la distanţă modul pentru conectare în reţea etc.

Limbajul acestui concept de automatizare totală este STEP7 care este utilizat pentru configurarea componentelor SIMATIC, pentru a le atribui parametri şi nu în ultimul rând pentru a le programa. Unealta software centrală pentru control este reprezentată de SIMATIC Manager care păstrează toate datele unui proiect de automatizare într-un director cu o structură ierarhică şi permite reutilizarea softului de utilizator prin librarii.

Principalele activităţi realizate de STEP7 sunt:

- configurarea hardware-ului ceea ce reprezintă aranjarea modulelor, atribuirea de adrese , precum şi setarea proprietăţilor acestora;

- configurarea parametrilor de comunicare precum şi a proprietăţilor acesteia;

- scrierea de programe utilizator pentru automatul programabil într-unul dintre cele 3 moduri folosite: Ladder Logic (LAD), Function Block Diagram (FBD) sau Statement List (STL), precum şi testarea online a acestora pe automat. Soluţia SIMATIC pune la dispoziţie şi pachete software opţionale care pot extinde funcţionarea uneltelor standard din STEP7.

2. Consideraţii privind alegerea soluţiei de automatizare

2.1 Alegerea hardware-ului

Există mai multe criterii pentru alegerea tipului de automat programabil. Pentru aplicaţii de nivel redus criteriul cel mai important este reprezentat de numărul de intrări şi ieşiri precum şi de dimensiunea programului utilizator. În cazul proceselor mai complexe trebuie avut în vedere dacă răspunsul în timp este suficient de rapid, dacă memoria este suficientă pentru volumul de date care urmează sa fie înmagazinat.

O maşina unealtă va fi probabil comandată prin intermediul unui singur automat programabil. În acest caz numărul de intrări / ieşiri, dimensiunea memoriei, răspunsul în timp vor fi esenţiale pentru alegerea între una din variantele 87-200, 87-300 sau 87-400. În cazul proceselor răspândite în mai multe locaţii este mai util folosirea unor module de I/O distribuite decât a unor module dispuse pe automat. Aceasta nu numai că reduce lungimea unor cabluri de conectare cu procesul, ci poate şi ridica viteza de răspuns a automatului. Soluţia unei automatizări distribuite are şi alte avantaje: programele utilizator pentru diferitele părţi ale procesului sunt mai scurte şi pot fi (în general) rulate

independent de restul procesului. Totodată schimbul necesar de date între automat şi proces este în mod esenţial mai facil dacă este utilizat modul de comunicare în reţea (SIMATIC NET).

2.2 Alegerea limbajului de programare

Alegerea limbajului de programare depinde de utilizator precum şi de

complexitatea taskului care trebuie realizat. În cazul prelucrării semnalelor binare sunt mai uşor de folosit LAD şi FBD, în timp ce în cazul taskurilor care cer mânuirea variabilelor complexe şi adresarea indirectă poate ti utilizat STL:

2.3 Crearea unui proiect

Toate datele care oferă soluţia de automatizare sunt colectate împreună intr-un proiect. Acesta va fi creat utilizând STEP7. Datele sunt structurate ierarhic. Următorul nivel după proiect este reprezentat de "staţii" care conţin una sau mai multe unităţi centrale cu un program utilizator. Pot fi utilizate comenzi de meniu care înserează obiecte noi, pot fi deschise aceste obiecte pentru a fi configurate.